納米二氧化鈰的制備及應用研究進展
納米材料以其既不同于體相又不同于分子、原子的特殊性質，成為物理、化學及材料科學領域中研究最為廣泛的領域之一。納米材料獨特的表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應使其表現出不同于常規材料的特殊性能。稀土元素由于具有獨特的4f 電子構型，其氧化物具有特殊的光 、電、磁特性 ，被譽為新材料的寶庫。二氧化鈰是一種價廉且用途廣泛的稀 土氧化物引，可廣泛應用于汽車尾氣凈化 、紫外吸收 、化學機械拋光 、燃料電池 、光催化等多個研究領域。 納米化后的二 氧化鈰將 出現 新 的性質 和應 用 ，近年來 ，納米二氧化鈰 的制備及應用成 為了國內外研究者研究 的熱點。
一、納米CeO2的制備方法.目前，制備納米CeO2的方法主要有沉淀法、溶膠．凝膠法、燃燒法、水熱法等。
二、納米CeO2的應用
1 、汽車尾氣凈化
由于納米二氧化鈰VK-Ce01具有特殊的性能，已廣泛應用于汽車尾氣凈化催化劑中。CeO2作為汽車尾氣凈化催化劑中的助催化劑，作用有兩個，一是可以儲存或釋放氧氣(CeO2在氧氣不足時釋放氧氣，在氧氣過量時又能儲存氧氣) ；二是可 以控 制催化劑 中貴金屬顆粒 的大小(貴金屬微粒 隨著納米 CeO2 的增大而增大，而實驗表明，催化劑中貴金屬顆粒控制在納米水平時才具有很高的催化活性) 。因此 ，在汽車尾氣凈化催化劑中添加納米CeO2相對于添加普通CeO2存在著以下優點：納米CeO2比表面大、涂層量高，增加了儲氧能力；CeO2處于納米級可控制催化劑中貴金屬微粒處于納米級，保證了在高溫氣氛中催化劑的高比表面，從而大大提高了催化活性。鞠文鵬等在催化氧化實驗中發現，在溫度700 —800 K ，納米級CeO2的貯氧能力大大高于非納米級CeO2。而貯氧能力的提高有助于加速反應，從而大大提高其催化活性和催化效率。
2 、紫外吸收
納米CeO2粒子在300 ～450 nm 的范 圍有寬泛的吸收帶 ，并隨著粒徑的減小 ，吸收帶發生紅移 ，因此 ，納米 CeO2 具有較強的紫外光吸收能力，與有機抗紫外線吸收劑相比效率高，可用來制備紫外吸收材料。
3、化學機械拋光
隨著光學技術和集成電路 (Ic ) 技術 的高速發展 ，對光學元器件的精密和超精密拋光 、集成 電路 的化學機械拋光 (C M P ) 技術的要求也愈來愈高。
二氧化鈰拋光粉 因具有切削能力強 、拋光速率快 、光潔度高 、平整質量好 、勞動條件好 、污染小 、使用壽命 長等優點，而 在光學精密拋光 和 CM P等領域 占有極其重要和不可替代的地位。 以二氧化鈰作為研磨顆粒的第二代拋光液通過對材料物理和化學共同作用，克服 了傳統硅在尺寸較大的集成 電路淺溝槽隔離處形成蝶形缺 陷的缺點 ，成為目前重點發展的產品類型之一。
4、燃料電池
固體氧化物燃料電池具有效率高、環境友好、對燃料氣體適應性強等特點。在固體氧化物燃料電池中，電極起著非常重要的作用。研究表明，立方相螢石結構二氧化鈰可以作為固體氧化物燃料電池(SOFC ) 的氧離子導體 的主要基 體材料 。原因有三點：一是CeO2作為一種混合型導體，可以將陽極氧化反應面擴大到 TPB 面以外 ；二是CeO2的離子電導大于YSZ ，可以協助 O 2-從電解質向陽極傳遞；三是CeO2易于儲存氧和傳輸氧，納米級 CeO2 比表面積大，反應活性高，進一步增加了儲氧和傳遞氧的能力。
謝德明等采用檸檬酸硝酸鹽燃燒合成了納米級 CeO2 基陽極支撐平板式固體氧化物燃料電池(SO FC ) 的 電解 質 與 電極材 料 ，研 究 了 SOFC 三 極板[N iO Ce0.8G d0.2 O 1．9 (CGO) ] ， 陽極 ；CGO 電解 質 ；L a0.6 S r0.4 Co0.2Fe0.8O3-&(LSC F ) CG O 陰極 ] 的制備工藝 ，對制膜過程 、燒結 工藝 等做 了探討 ，指出了較佳的制備條件。 結果表明 ，物理混合得到 的陽極優于共燃燒得到的陽極 ；球磨分散得到的陽極致密 ，乳化分散得到的陽極 中 NiO 與 CGO 的分散較為均勻 。
5、光催化
二氧化鈰作為N 型半導體材料的一種 ，已有人將其用于光催化降解 染料廢水 的研究 ，例如邱克輝等 采用納米二氧化鈰在紫外光照射下降解 甲基橙 ，實驗結果表明平均粒徑為 10 nm 的二氧化鈰粒子對甲基橙具有 一定 的光催化 活性。 張偉 以硝酸亞鈰和檸檬酸為原料合成納米氧化鈰，利用所得產物在紫外燈 照射下 降解 甲基藍 ，結果表 明，納米CeO2 甲基藍有較好的降解作用。沈星星采用氨水輔助沉淀法制備納米二氧化鈰催化劑，以酸性二號橙為目標降解物研究其光催化性能，結果顯示，酸性二號橙的降解速率與其在氧化鈰表面的吸附量有關系。
納米二氧化鈰VK-Ce01作為一種性能優異的納米材料，有著十分廣闊的應用開發前景。沉淀法具有設備簡單、工藝過程好控制等優點，是制備高純度納米氧化物最常見的方法。近年來，燃燒法的研究也得到了許多的關注。納米二氧化鈰VK-Ce01特殊的性質和應用，將在汽車尾氣凈化、紫外吸收、化學機械拋光、燃料電池、光催化以及其他方面得到越來越多的關注。
