Évolution de la texture d’un oxyde de cérium à haute température. II. Influence de la vapeur d’eau, de l’oxygène et du dopage aux ions Si⁴⁺ et Al³⁺

¹ Département de chimie-physique des processus industriels (CRESA), École nationale supérieure des mines, 158, cours Fauriel, 42023 Saint-Étienne Cedex, France.
² Rhône-Poulenc Recherches, Centre de recherches d’Aubervilliers, 52, rue de la Haie Coq, 93308 Aubervilliers, France.

Résumé

L’étude cinétique de l’évolution texturale d’un oxyde de cérium est possible en considérant séparément chacun des deux processus parallèles : perte de microporosité et grossissement des cristallites. L’influence de la composition en vapeur d’eau et oxygène de l’atmosphère de calcination sur leur vitesse est déterminée expérimentalement. La vapeur d’eau accélère la chute de la surface microporeuse, la vitesse spécifique étant en accord avec un mécanisme basé sur la diffusion d’ions hydroxyles.

L’oxygène a pour effet de ralentir le grossissement des cristallites, la vitesse spécifique suivant une loi en [math], ce qui correspond à un mécanisme par diffusion d’oxygène.

Le dopage par les ions Si⁴⁺ et A¹³⁺ ralentit considérablement la chute de surface microporeuse ainsi que le grossissement des cristallites.

Abstract

The kinetic study of the textural evolution of a cerium dioxide powder has been achieved by considering separately each process: microporosity loss and cristallite size increase. The effect of the water vapour and oxygen content in the calcination atmosphere has been experimentally obtained for each of these two processes. Water vapour was found to enhance the microporous surface area loss.

The experimental specific kinetic rate was in agreement with a mechanism based on the diffusion of hydroxyl ions.

Oxygen was found to inhibit the cristallite size increase since the experimental kinetic rate varied as [math]. This was in agreement with a mechanism based on oxygen diffusion.

The addition of Si⁴⁺ and Al³⁺ considerably inhibited the loss in microporous surface area as well as the cristallite size increase.