Cyclic voltammetry study of Ce(IV)/Ce(III) redox couple and Ce(IV)-F complex in sulfuric acid medium

Estudio por voltamperometría cíclica del par redox Ce(IV)/Ce(III) y del complejo Ce(IV)-F en medio ácido sulfúrico

En este trabajo se han estudiado los comportamientos electroquímicos del par redox Ce(IV)/Ce(III) y del complejo Ce(IV) - F en medio ácido sulfúrico mediante voltamperometría cíclica utilizando un electrodo de platino. Tanto el par Ce(IV)/Ce(III) en disolución de Ce(IV) como el complejo Ce(IV) - F es un proceso cuasi-reversible, y da una correlación lineal entre los potenciales de pico y la raíz cuadrada de las velocidades de barrido, mostrando que la cinética del proceso global está controlada por difusión. La complejación de cerio(IV) y fluoruro es favorable para la oxidación de Ce(III). Se estudiaron los parámetros cinéticos como los coeficientes de difusión, los coeficientes de transferencia anódica y las constantes de velocidad.

INTRODUCCIÓN

El cerio es uno de los elementos de tierras raras más importantes debido a sus aplicaciones funcionales específicas, que se utiliza ampliamente en la industria y la metalurgia como material para cerámica, catalizador, polvo de pulido y aditivo de control de sulfuro para el acero y otras aleaciones [1]. Los métodos tradicionales para extraer cerio son la extracción con disolventes o el método de intercambio iónico. Pero presentan algunas deficiencias, como una gran inversión, más pasos y un coste elevado. En comparación con el método químico, el método electroquímico tiene las ventajas de una cómoda operación de medición, un equipo sencillo, un resultado preciso, especialmente la continua aparición de nuevos electrodos selectivos de iones, lo que hace que se utilice ampliamente en la hidrometalurgia de tierras raras [2].

Actualmente, el método de "oxidación electrolítica - extracción" se ha aplicado en la producción de óxido cérico, que tiene las ventajas de no introducir reactivo químico, bajo coste de producción y alta pureza del producto. Sobre la base de esta tecnología, el estudio electroquímico del cerio tiene un significado importante.

La bastnaesita (ReCO₃ F, Re = Tierras raras) es la principal abundancia de cerio en minerales, que teóricamente contiene alrededor del 50 % de cerio, 0,2 - 0,3 % de torio y 8 - 10 % de flúor, etc [3]. Recientemente, la principal tecnología para el tratamiento de la bastnaesita es "tostación oxidante - lixiviación con ácido sulfúrico - extracción con disolventes" [4]. Sin embargo, el elemento flúor será lixiviado por el ácido sulfúrico, y existe principalmente en forma de iones complejos [CeF₂]²⁺ en la solución de sulfato de cerio con flúor, lo que dificulta la separación de F- y Ce⁴⁺ [5]. Hasta ahora, la electroquímica del par redox Ce(IV)/Ce(III) en ácido sulfúrico ha sido ampliamente investigada [6 - 9], sin embargo, no existe ningún estudio electroquímico del complejo Ce(IV) - F en solución de ácido sulfúrico. En este trabajo, se investigaron los comportamientos electroquímicos de los complejos Ce(IV)/Ce(III) y Ce(IV) - F en soluciones de ácido sulfúrico mediante voltamperometría cíclica utilizando un electrodo de platino.