Cério: propriedades catalíticas, aplicações tecnológicas e ambientais

Abstract

Recebido em 13/11/06; aceito em 2/3/07; publicado na web em 25/10/07 CERIUM: CATALYTIC PROPERTIES, TECHNOLOGICAL AND ENVIRONMENTAL APPLICATIONS. Cerium based-compounds have great importance in a wide range of technological applications, such as: fuel cell devices development; metallurgic processes, petroleum refining; glass and ceramic production. Recently, its catalytic properties have been also explored for environmental applications, especially those to prevent or to control atmospheric and water pollution. Subjects covered in this work include a brief description of the fundaments of cerium catalytic properties and some relevant technological applications. Special attention is given to its photocatalytic activity and its ability to degrade pollutants. Recent results and future prospect about these applications are also evaluated.Keywords: lanthanide; catalysis; heterogeneous photocatalyst. INTRODUÇÃOO cério, elemento químico de número atômico 58, é um dos 15 elementos classificados como lantanídeos (La ao Lu), que juntamente com Sc e Y formam a família das Terras Raras. Cério é o mais abundante das Terras Raras. Sua abundância na crosta terrestre é da ordem de 60 ppm, o que o torna o 26º elemento em freqüência de ocorrência, sendo quase tão abundante quanto cobre e níquel. Apesar de o cério ser o lantanídeo de maior ocorrência, é encontrado em muitos minerais somente em níveis traço, sendo a bastinasita e monasita os minerais mais importantes como fonte de cério e suprem a maior parte da demanda mundial deste elemento [1][2][3][4][5][6] . Estes dois minerais, dependo da localidade dos depósitos, possuem cerca de 65-70% (bastinasita) e 49-74% (monasita) de terras céricas (La-Gd), sendo que, considerando-se a porcentagem de lantanídeos na bastinasita e monasita como 100%, a quantidade de CeO 2 corresponde a aproximadamente 49 e 47%, respectivamente 5 .O cério, que tem a configuração eletrônica [Xe]4f 1 5d 1 s 2 , é muito eletropositivo e suas interações são predominantemente iônicas devido ao baixo potencial de ionização (3,49 kJ mol -1 ) para a remoção dos três primeiros elétrons 1-3 . Assim como outros lantanídeos, o estado de oxidação mais estável deste elemento é o (+III). O cério trivalente tem propriedades semelhantes a outros íons lantanídeos com mesmo estado de oxidação 3,5 , com exceção da sua fácil oxidação para Ce 4+ e instabilidade em ar e água. Seus sais, em geral, mais estáveis que os de Ce 4+ , são pouco hidrolisáveis e muito utilizados como precursores para vários compostos de cério [1][2][3][4][5][6] . Diferentemente dos demais elementos dessa classe, o estado de oxidação (+IV) também é estável, principalmente em virtude da configuração eletrônica semelhante à de um gás nobre ([Xe]4f 0 ). Este elemento é o único lantanídeo, no estado tetravalente, estável em solução aquosa, porém a influência da carga maior e tamanho iônico menor faz com que os sais do íon Ce 4+ sejam hidrolisados em soluções aquosas com mais facilidade que o íon Ce 3+ e, em conseqüência disso, estas soluções são fortemente ác...

Photoluminescent Metal–Organic Frameworks – Rapid Preparation, Catalytic Activity, and Framework Relationships

“…(b) We have selected Ce 3+ as the metallic node because (i) [Ce 2 (pydc) 3 (H 2 O) 2 ]22b is a secondary phase that appears in the preparation of microporous [Ce 2 (pydc) 2 (Hpydc)(H 2 O) 2 ]Cl · (9 + y )H 2 O18g and, more importantly, (ii) Ce 3+ compounds find countless technological applications in photoluminescent materials, fuel cells, glass, the ceramic and metallurgic industries, catalytic materials, and several others 24…”

Addition of CeO2 Nanorods in PtSn-Based Electrocatalysts for Ethanol Electrochemical Oxidation in Acid Medium

“…The synthesis of the nanorods was performed using the hydrothermal method, according to studies. 18,20,31,32 In this synthesis, cerium nitrate(III) hexahydrate (Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O) was used as a metallic precursor and sodium hydroxide as an oxidizing agent in a ratio of 1:5. Thus, 4.125 g of Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O and 19.2 g of NaOH were dissolved in 40 mL of deionized water, with constant stirring for 30 min.…”

Preparação e Caracterização de Hematita Dopada com Diferentes Teores de Cério para Aplicações Catalíticas.

“…Tem se tornado bastante comum a combinação de diversos óxidos visando à modificação de alguma propriedade específica de interesse para determinada aplicação tecnológica, sendo que esses compostos adicionados podem atuar como promotores texturais ou estruturais. O óxido de cério tem mostrado atividade em um grande número de reações catalíticas, assim como os óxidos de ferro, onde se destacam as reações em sistemas de depuração de gases de exaustão em automóveis e em reações fotocatalíticas [2]. Neste contexto, mostra-se interessante avaliar as propriedades texturais e estruturais de hematitas, quando são adicionados à sua estrutura, diferentes teores de cério visando avaliar suas potenciais aplicações em diversas reações catalíticas.…”