Cérium, élément 58 du tableau périodique.
Cériumest le métal des terres rares le plus abondant et, avec l'élément yttrium précédemment découvert, il ouvre la porte à la découverte d'autresterres rareséléments.
En 1803, le scientifique allemand Klaprott découvrit un nouvel élément, l'oxyde, dans une pierre lourde rouge produite dans la petite ville suédoise de Vastras, qui prenait une teinte ocre en brûlant. À la même époque, les chimistes suédois Bezilius et Hissinger trouvèrent également l'oxyde du même élément dans le minerai. Jusqu'en 1875, le cérium métallique était obtenu par électrolyse à partir d'oxyde de cérium fondu.
Cérium métalliqueTrès actif, il peut brûler pour former de l'oxyde de cérium en poudre. L'alliage de fer-cérium mélangé à d'autres terres rares peut produire de belles étincelles en frottant contre des objets durs, enflammant les combustibles environnants. C'est un matériau essentiel pour les dispositifs d'allumage tels que les briquets et les bougies d'allumage. Il peut également brûler lui-même, accompagné de belles étincelles, de fer et d'autres lanthanides ajoutés, pour amplifier ces effets. Un treillis en cérium ou imprégné de sels de cérium peut accroître l'efficacité de la combustion du carburant et devenir un excellent adjuvant de combustion, permettant ainsi des économies de carburant. Le cérium est également un bon additif pour le verre, absorbant les rayons ultraviolets et infrarouges, et est largement utilisé dans les vitres automobiles. Il permet non seulement de protéger des rayons ultraviolets, mais aussi de réduire la température à l'intérieur du véhicule, économisant ainsi l'électricité nécessaire à la climatisation.
D'autres applications du cérium reposent sur la conversion entre le cérium trivalent et le cérium tétravalent, deux métaux des terres rares possédant des propriétés uniques. Cette propriété permet au cérium de stocker et de libérer efficacement de l'oxygène, lequel peut être utilisé dans les piles à combustible à oxyde solide pour catalyser la redox, obtenant ainsi le mouvement directionnel des électrons pour former du courant. Les zéolites imprégnées de cérium et de lanthane peuvent servir de catalyseurs pour le craquage du pétrole lors du raffinage. L'utilisation d'oxyde de cérium et de métaux précieux dans les convertisseurs catalytiques ternaires automobiles permet de convertir les gaz combustibles nocifs en azote, dioxyde de carbone et eau non polluants, réduisant ainsi efficacement d'importantes émissions de gaz d'échappement. Grâce à sa capacité à absorber l'oxygène, des recherches sont également menées sur l'utilisation des nanoparticules d'oxyde de cérium en thérapie antioxydante. Un système laser à solide développé aux États-Unis contient du cérium, qui peut être utilisé pour détecter des armes biologiques en surveillant la concentration en tryptophane, et peut également être utilisé en détection médicale.
En raison de ses propriétés photophysiques uniques, le cérium est également un catalyseur très important, ce qui rend le cérium bon marchéOxyde de cérium (IV)Les scientifiques du domaine des catalyseurs ont plébiscité cette technologie. Le 27 juillet 2018, le magazine Science a publié une avancée majeure de l'équipe de Zuo Zhiwei, de l'École des sciences et technologies des matériaux de l'Université de Shanghai, concernant la conversion du méthane par la lumière. La clé du processus de conversion réside dans la recherche d'un système de catalyse synergique, économique et efficace, associant un catalyseur à base de cérium et un catalyseur à base d'alcool. Ce système résout efficacement le problème scientifique de l'utilisation de l'énergie lumineuse pour convertir le méthane en produits liquides à température ambiante en une seule étape. Il offre une solution nouvelle, économique et respectueuse de l'environnement pour la conversion du méthane en produits chimiques à haute valeur ajoutée, tels que le carburant propulsif pour fusées.
Date de publication : 1er août 2023