Oxid praseodymu (III, IV) - Praseodymium(III,IV) oxide

Oxid praseodymu (III, IV)
Jména
Název IUPAC
Oxid praseodymu (III, IV)
Identifikátory
3D model (JSmol )
Informační karta ECHA100.031.676 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 234-857-9
Vlastnosti
Pr6Ó11
Molární hmotnost1021,44 g / mol
Vzhledtmavě hnědý prášek
Hustota6,5 g / ml
Bod tání 2,183 ° C (3,961 ° F; 2,456 K).[1]
Bod varu 3 760 ° C (6 800 ° F; 4 030 K)[1]
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSVarování
H315, H319, H335
P261, P305 + 351 + 338
Smrtelná dávka nebo koncentrace (LD, LC):
5 000 mg · kg−1 Krysa orálně
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Oxid praseodymu (III, IV) je anorganická sloučenina vzorce Pr6Ó11 který je nerozpustný ve vodě.[2] Má to krychlový fluoritová struktura.[3] Je to nejstabilnější forma oxidu praseodymu v okolní teplota a tlak.[4]

Vlastnosti a struktura

Pr6Ó11 přijímá kubický struktura fluoritových krystalů, měřeno XRD, TEM a SEM metody.[3][5] Lze jej považovat za formu kysličníku praseodymu (IV) s nedostatkem kyslíku (PrO2), přičemž Priony jsou ve směsi mocenství uveďte Pr (III) a Pr (IV).[5] Tato vlastnost dává oxidu jeho mnoho užitečných vlastností katalytické aktivita.

Syntéza

Nanočástice oxidu praseodymu se obecně vyrábějí metodami v pevném stavu, jako je termolýza, metoda roztavené soli, kalcinace nebo srážky.[3][4] Prakticky všechny procesy však obsahují krok kalcinace, aby se získal krystalický Pr6Ó11 nanočástice.

Kalcinace

Typicky Praseodymium nitrate Pr (NO3)3·6H2Ó[3][5] nebo hydroxid praseodymu Pr (OH)3[6] se zahřívá na vysoké teploty (obvykle nad 500 ° C) na vzduchu za vzniku oxidu praseodymu (III, IV). I když je to méně běžné, syntéza z jiných organických prekurzorů, jako je octan praseodymu, oxalát[7] a malonát[8] byly také uvedeny v literatuře.

Fyzikální vlastnosti připravených nanočástic, jako je tvar částic nebo mřížkový parametr silně závisí na podmínkách kalcinace, jako je teplota nebo doba trvání, a také na různých metodách přípravy (kalcinace, sol-gel, srážky, například). Ve výsledku bylo prozkoumáno mnoho způsobů syntézy, aby se získala požadovaná přesná morfologie.[3][4][5]

Použití

Oxid praseodymu (III, IV) má řadu potenciálních aplikací v chemii katalýza, a často se používá ve spojení s promotorem, jako je sodík nebo zlato zlepšit jeho katalytický výkon.

Oxidační vazba methanu

Sodík nebo lithium povýšený oxid praseodymu (III, IV) vykazuje dobrou míru konverze na metan s dobrou selektivitou vůči etan a eten na rozdíl od nežádoucích vedlejších produktů, jako je oxid uhličitý.[9][10] Zatímco přesný mechanismus této reakce je stále předmětem debaty, bylo navrženo, že se methan typicky aktivuje na methyl radikální kyslíkem na povrchu katalyzátoru, který se spojí za vzniku etanu. Ethen je pak tvořen snížení etanu buď katalyzátorem, nebo spontánně. Násobek oxidační stavy Pr (III) a Pr (IV) umožňuje rychlou regeneraci aktivních druhů katalyzátoru zahrnujících peroxidový anion O22-.[9]

Tato reakce je obzvláště zajímavá, protože umožňuje přeměnu nadbytečného plynného methanu (tvořícího až 60% o) zemní plyn )[9][10] do vyššího řádu uhlovodíky, které poskytují více aplikací. Výsledkem je, že oxidační vazba methanu je ekonomicky žádoucí proces.

Oxidace CO

V navrhovaném mechanismu pro Pr6Ó11-katalyzováno oxidace z CO do CO2„CO se nejprve váže na povrch katalyzátoru a vytváří a bidentate uhličitan se poté převede na monodentátový uhličitan, který se nyní může rozkládat jako CO2, dokončení katalyzátorového cyklu. Konverze bidentátového uhličitanu na monodentátový druh ponechává na povrchu katalyzátoru volné místo kyslíku, které lze rychle naplnit kvůli vysoké mobilitě kyslíku pocházející ze smíšených oxidačních stavů Pr center. Tento navrhovaný mechanismus je schematicky představen níže, převzato z Borchert, et. al.[5]

Mechanismus oxidace CO katalyzovaný oxidem praseodymu

Přidání promotorů zlata do katalyzátoru může významně snížit reakční teplotu z 550 ° C na 140 ° C, ale mechanismus je teprve objeven. Předpokládá se, že mezi druhy zlata a oxidů praseodymu (III, IV) existuje určitý synergický účinek.[11]

Zájem o oxidaci CO spočívá v jeho schopnosti převádět toxický plyn CO na netoxický CO2 a má aplikace například ve výfucích automobilů, které emitují CO.[12]

Pr6Ó11 se také používá ve spojení s dalšími přísadami, jako je oxid křemičitý nebo zirkon k výrobě pigmentů pro použití v keramice a skle[13]

Reference

  1. ^ A b "Nanočástice oxidu prdyodymu (Pr6O11) - vlastnosti, aplikace". AZoNano.com. 2013-04-17. Citováno 2018-03-15.
  2. ^ „Oxid praseodymu (Pr6O11)“. www.reade.com. Citováno 2018-03-15.
  3. ^ A b C d E Matović, Branko; Pantić, Jelena; Prekajski, Marija; Stanković, Nadežda; Bučevac, Dušan; Minović, Tamara; Čebela, Maria (2013). "Syntéza a charakterizace nanoprášků Pr6O11". Keramika International. 39 (3): 3151–3155. doi:10.1016 / j.ceramint.2012.09.098.
  4. ^ A b C Zinatloo-Ajabshir, Sahar; Salavati-Niasari, Masoud (2015). "Nový poly (ethylenglykol) asistovaná syntéza nanostruktur oxidu praseodymu prostřednictvím snadné srážení". Keramika International. 41 (1): 567–575. doi:10.1016 / j.ceramint.2014.08.105.
  5. ^ A b C d E Borchert, Yulia; Sonström, Patrick; Wilhelm, Michaela; Borchert, Holger; Bäumer, Marcus (2008). „Nanostrukturovaný oxid praseodymu: příprava, struktura a katalytické vlastnosti“. The Journal of Physical Chemistry C. 112 (8): 3054–3063. doi:10.1021 / jp0768524. ISSN  1932-7447.
  6. ^ Ma, Lin; Chen, Weixiang; Zhao, Jie; Zheng, Yifeng; Li, Xiang; Xu, Zhude (2007). "Mikrovlnná syntéza nanorodů hydroxidu praseodymu a tepelná přeměna na oxidový nanorod". Materiály Dopisy. 61 (8–9): 1711–1714. doi:10.1016 / j.matlet.2006.07.116.
  7. ^ Hussein, Gamal A.M. (1994). „Tvorba oxidu praseodymu z tepelného rozkladu hydratovaného octanu a oxalátu praseodymu“. Journal of Analytical and Applied Pyrolýza. 29 (1): 89–102. doi:10.1016 / 0165-2370 (93) 00782-i.
  8. ^ Muraishi, Kazuo; Yokobayashi, Hiroko; Nagase, Kenzo (1991). „Systematika tepelných reakcí malonátů lanthanoidu Ln2 (C3H2O4) 3 · nH2O v pevném stavu“. Thermochimica Acta. 182 (2): 209–217. doi:10.1016/0040-6031(91)80006-5.
  9. ^ A b C GAFFNEY, A (1988). „Oxidační vazba methanu na sodík podporovaný oxid praseodymu“. Journal of Catalysis. 114 (2): 422–432. doi:10.1016/0021-9517(88)90045-0.
  10. ^ A b Poirier, Michel G .; Breault, Raymond; Kaliaguine, Serge; Adnot, Alain (1991). "Oxidační vazba methanu na katalyzátory oxidu praseodymu". Aplikovaná katalýza. 71 (1): 103–122. doi:10.1016 / 0166-9834 (91) 85009-k.
  11. ^ Huang, P. X .; Wu, F .; Zhu, B.L .; Li, G. R .; Wang, Y. L .; Gao, X. P .; Zhu, H. Y .; Yan, T. Y .; Huang, W. P. (01.02.2006). „Hydroxid a oxidy praseodymu a nanorody a nanorodové katalyzátory Au / Pr6O11 pro oxidaci CO“. The Journal of Physical Chemistry B. 110 (4): 1614–1620. doi:10.1021 / jp055622r. ISSN  1520-6106. PMID  16471724.
  12. ^ Kim, Il Hee; Seo, Hyun Ook; Park, Eun Ji; Han, Sang Wook; Kim, Young Dok (2016-01-16). „Nízkoteplotní oxidace CO nad nanočásticemi oxidu železa zdobí vnitřní struktury mezoporézního oxidu hlinitého“. Vědecké zprávy. 7: 40497. Bibcode:2017NatSR ... 740497K. doi:10.1038 / srep40497. ISSN  2045-2322. PMC  5238452. PMID  28091561.
  13. ^ Kar, J. K; Stevens, R .; Bowen, C. R (2005). "Zpracování a charakterizace práškového pigmentu zirkonu". Pokroky v aplikované keramice. 104 (5): 233–238. doi:10.1179 / 174367605X16699. S2CID  55057492.