Estudio de la estabilidad estructural y el coeficiente de expansión del óxido mixto Ce0.9Zr0.1O2 en atmósferas reductoras y oxidantes

M.G. ZIMICZ; F. PRADO; D.G. LAMAS; S.A. LARRONDO.

Congreso; XI Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2015

En el presente trabajo se presenta el estudio de óxidos mixtos de ceria-circonia (Ce0.9Zr0.1O2) utilizando técnicas de caracterización in situ con radiación sincrotrón (XRD y XANES) y dilatometría. Se estudió la evolución de la estructura cristalina, el grado de reducción del catión cerio y el coeficiente de expansión térmica en atmósferas reductoras (5 % H2 en helio) y oxidantes (aire y 10% O2 en helio), en el rango de temperatura 25°C-900°C. Las muestras fueron sintetizadas por el método de gelificación-combustión utilizando dos combustibles diferentes, glicina y lisina, por lo que serán denominadas GS y LS, respectivamente. A partir de los estudios de DRX en atmósfera reductora se observó que la muestra LS retiene la estructura tipo fluorita típica del óxido de cerio en todo el rango de temperatura estudiado, mientras que la muestra GS evidencia la segregación de una fase reducida a 885°C. Esta fase segregada desaparece a 750°C cuando se efectúa un tratamiento de oxidación desde temperatura ambiente en atmósfera 5% O2 en helio. De los estudios XANES en atmósfera reductora se observó que la muestra GS alcanza un nivel de reducción del 35% mientras que la muestra LS del 40% a 800°C. En el proceso de reoxidación en 5% O2 en helio, se observó que a 750°C la muestra GS ya se encuentra totalmente reoxidada mientras que la muestra LS continúa parcialmente reducida. La muestra LS, mucho más aglomerada muestra una mayor velocidad de crecimiento de sus cristalitas lo que facilita que el Ce3+ se acomode con mayor facilidad dentro de la estructura, favoreciendo la reducción y evitando la segregación de fases. En los estudios de dilatometría en atmósfera reductora, se logró separar la contribución de la expansión térmica y la expansión por reducción, detectándose el inicio de la reducción por encima de 300°C, en concordancia con los datos obtenidos por otras técnicas.