二氧化铈纳米棒(L<100nm)的介绍

一、材料结构与理化特性

定义：
二氧化铈纳米棒（CeO₂ Nanorods, L<100nm）是指长度小于100nm、具有一维棒状结构的二氧化铈纳米材料，由Ce⁴⁺和O²⁻通过立方萤石结构排列而成，表面富含氧空位，兼具纳米材料的量子效应与二氧化铈的特殊氧化还原性能。

关键事实：

• 晶体结构：以立方萤石结构为主，暴露高活性晶面（如、），氧空位浓度高于颗粒状或球状CeO₂，可通过水热法、溶胶-凝胶法调控形貌。

• 尺寸效应：长度<100nm时，比表面积显著提升（通常>50 m²/g），电子迁移速率加快，催化活性中心密度增加。

• 氧化还原性能：Ce³⁺/Ce⁴⁺价态循环能力强，可快速清除自由基或参与氧化还原反应，在pH 3-11范围内稳定性优异。

二、制备方法与工艺优化

定义：
指通过化学或物理方法合成长度<100nm的CeO₂纳米棒的技术，核心在于控制晶体生长方向与尺寸分布。

关键趋势与最新发展：

• 主流制备技术：

• 水热法：以硝酸铈为前驱体，NaOH/KOH为矿化剂，通过调控温度（120-200℃）和时间（6-24h），可定向生长出长径比2-10的纳米棒，工艺简单且成本低。

• 模板法：利用阳极氧化铝（AAO）或碳纳米管为模板，合成直径均一的纳米棒，可精准控制长度（50-100nm），但模板去除过程可能引入杂质。

• 工艺优化方向：

• 引入掺杂元素（如La³⁺、Sm³⁺）提升氧空位浓度；

争论点：

• 水热法的批量化生产中，纳米棒易团聚，需优化表面改性剂（如PEG、柠檬酸）的用量；

• 模板法的高成本与低产率限制了工业化应用，亟待开发无模板绿色合成工艺。

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