Praseodym(III,IV)oxid
| Namn | |
|---|---|
|
IUPAC-namn
Praseodym(III,IV)oxid
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| ECHA InfoCard | 100.031.676 |
| EG-nummer |
|
|
PubChem CID
|
|
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| Pr 6 O 11 | |
| Molar massa | 1021,44 g/mol |
| Utseende | mörkbrunt pulver |
| Densitet | 6,5 g/ml |
| Smältpunkt | 2 183 °C (3 961 °F; 2 456 K). |
| Kokpunkt | 3 760 °C (6 800 °F; 4 030 K) |
| Faror | |
| GHS- märkning : | |
|
|
| Varning | |
| H315 , H319 , H335 | |
| P261 , P305+P351+P338 | |
| Dödlig dos eller koncentration (LD, LC): | |
|
LD 50 ( mediandos )
|
5000 mg·kg −1 Oral råtta |
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Praseodym(III,IV)oxid är den oorganiska föreningen med formeln Pr 6 O 11 som är olöslig i vatten. Den har en kubisk fluoritstruktur . Det är den mest stabila formen av praseodymoxid vid omgivande temperatur och tryck.
Egenskaper och struktur
Pr 6 O 11 antar en kubisk fluoritkristallstruktur , mätt med XRD- , TEM- och SEM -metoder. Det kan betraktas som en syrebristform av praseodym(IV)oxid ( PrO 2 ), där Pr-jonerna är i ett blandat valenstillstånd Pr(III) och Pr(IV). Denna egenskap är vad som ger oxiden dess många användbara egenskaper för dess katalytiska aktivitet.
Syntes
Praseodymiumoxidnanopartiklar produceras vanligtvis via fasta tillståndsmetoder som termolys, smältsaltmetod, kalcinering eller utfällning . Praktiskt taget alla processer innehåller dock ett kalcineringssteg för att erhålla en kristallin Pr 6 O 11 nanopartiklar .
Kalcinering
upphettas praseodymiumnitrat Pr(NO3 ) 3 · 6H2O eller ) under luft för att ge praseodym(III,IV)oxid. praseodymiumhydroxid Pr(OH) 3 vid höga temperaturer (vanligtvis över 500°C Även om det är mindre vanligt, har syntes från andra organiska prekursorer som praseodymacetat, oxalat och malonat också rapporterats i kemisk litteratur.
De fysikaliska egenskaperna hos de preparerade nanopartiklarna, såsom partikelform eller gitterparameter, beror starkt på kalcineringsförhållandena, såsom temperatur eller varaktighet, såväl som de olika beredningsmetoderna ( kalcinering , sol-gel , utfällning , till exempel). Som ett resultat har många syntesvägar undersökts för att erhålla den exakta morfologin som önskas.
Används
Praseodym(III,IV)oxid har ett antal potentiella tillämpningar i kemisk katalys och används ofta tillsammans med en promotor som natrium eller guld för att förbättra dess katalytiska prestanda. Den har en hög-K dielektrisk konstant på runt 30 och mycket låga läckströmmar vilket också har gjort det till ett lovande material för många potentiella tillämpningar inom nanoenheter och mikroelektronik.
Oxidativ koppling av metan
Natrium- eller litiumbefrämjad praseodymium(III,IV)oxid uppvisar god omvandlingshastighet av metan med god selektivitet mot etan och eten i motsats till oönskade biprodukter som koldioxid . Även om den exakta mekanismen för denna reaktion fortfarande är under debatt, har det föreslagits att metan vanligtvis aktiveras till en metylradikal av syre på ytan av katalysatorn som kombineras för att bilda etan. Eten bildas sedan genom reduktion av etan antingen av katalysatorn eller spontant. De multipla oxidationstillstånden av Pr(III) och Pr(IV) tillåter snabb regenerering av de aktiva katalysatortyperna som involverar en peroxidanjon O 2− 2 .
Denna reaktion är av särskilt intresse eftersom den möjliggör omvandling av rikligt med metangas (som utgör upp till 60 % av naturgasen ) till kolväten av högre ordning , vilket ger fler tillämpningar. Som ett resultat är den oxidativa kopplingen av metan en ekonomiskt önskvärd process.
CO-oxidation
I den föreslagna mekanismen för Pr 6 O 11 -katalyserad oxidation av CO till CO 2 binder CO först till katalysatorytan för att skapa ett bidentat karbonat och omvandlas sedan till en monodentat karbonat som kan sönderdelas som CO 2 , vilket fullbordar katalysatorcykeln. Omvandlingen av ett tvåtandat karbonat till ett monodentat ämne lämnar en syrevakans på katalysatorytan som snabbt kan fyllas på grund av den höga syrerörligheten som härrör från de blandade oxidationstillstånden i Pr-centra. Denna föreslagna mekanism presenteras schematiskt nedan, anpassad från Borchert et al.
Tillsats av guldpromotorer till katalysatorn kan avsevärt sänka reaktionstemperaturen från 550 °C till 140 °C, men mekanismen har ännu inte upptäckts. Man tror att det finns en viss synergistisk effekt mellan guld- och praseodym(III,IV)-oxidarter.
Intresset för CO-oxidation ligger i dess förmåga att omvandla giftig CO-gas till ogiftig CO 2 och har tillämpningar i till exempel bilavgaser som släpper ut CO.
Pr 6 O 11 används också tillsammans med andra tillsatser som kiseldioxid eller zirkon för att producera pigment för användning i keramik och glas