خفض السيريا ذات الأنسجة المختلفة بواسطة الهيدروجين وإعادة أكسدتها بواسطة الأكسجين

تمت متابعة خطوات التخفيض المتعاقبة لجزيئات CeO2 بواسطة الهيدروجين بين 300 و 1070 كلفن من خلال تخفيض مبرمج حرارياً (TPR) وقياسات مغناطيسية في الموقع على عدة عينات ذات مساحات سطحية مختلفة حسب BET. تم تحديد طبيعة الطور الموجودة في السيريا المخفضة بين 670 و 1270 كلفن من خلال تحليل الأشعة السينية. أخيرًا، تم دراسة إعادة الأكسدة بواسطة الأكسجين أو الهواء عند درجة حرارة الغرفة لجميع العينات المخفضة. تُظهر النتائج المغناطيسية وTPR علاقة مباشرة بين درجة التخفيض ومساحة السطح حسب BET. في الواقع، بالنسبة لمعظم العينات، كانت درجة التخفيض عند 620–670 كلفن التي حددها المغناطيسية تعادل إنشاء طبقة واحدة من أيونات Ce3+ على سطح السيريا. تم إرساء علاقة مماثلة بين مساحة السطح حسب BET ومدى التخفيض باستخدام منطقة الذروة المركبة عند درجة حرارة منخفضة TPR، التي وُجد أن أقصى حد لها ثابت عند 810 كلفن. عندما يتقدم التخفيض أكثر في الكتلة، تم إثبات وجود طورين رئيسيين: أولاً، طور مكعب موسع CeO2 –x مشتق من السيريا الأولية بواسطة توسيع الهيكل بأكمله، وللعينات المخفضة عميقًا، طور Ce2O3 السداسي. تم أيضًا ملاحظة طور وسيط جديد، Ce2O3 المكعب، في العينات المخفضة عند 1070–1170 كلفن. تحدث إعادة الأكسدة الكاملة بواسطة الأكسجين عند درجة حرارة الغرفة، لجميع نسب التخفيض التي تقل عن حوالي 60%، أي طالما أن الطور المخفض ظل في الشكل المكعب. عندما تم تشكيل طور Ce2O3 السداسي، لا يمكن إكمال إعادة الأكسدة عند 294 كلفن.