二氧化铈纳米立方的介绍

二氧化铈纳米立方的结构特性与应用潜力

二氧化铈纳米立方是一种具有立方晶体结构的纳米级氧化铈材料，其形貌规整、暴露特定晶面（如面），展现出优异的物理化学性质，广泛应用于催化、光学、能源存储及生物医学等领域。相比其他形貌的氧化铈纳米材料，如纳米棒、纳米线等，纳米立方体因其特殊的几何结构和表面特性，在调控催化活性和稳定性方面表现出特殊优势 。

结构与表面特性

• 晶体结构：二氧化铈纳米立方具有萤石型立方晶系结构，晶格常数约为0.541 nm，暴露的主要晶面为面。该晶面具有较高的表面能和活性位点密度，有利于增强材料的催化性能 。

• 尺寸可控性：通过调控合成条件（如温度、溶剂、前驱体浓度等），可精确控制纳米立方的尺寸，通常在5–50 nm范围内可调，从而进一步调控其光学、电学和催化行为 。

• 表面氧空位：纳米立方结构中存在丰富的氧空位，这些缺陷位点对氧化还原反应具有关键作用，能够显著提升其在催化氧化、燃料电池等领域的性能 。

合成方法

二氧化铈纳米立方的制备通常采用溶剂热法、水热法或微波辅助合成法，常用的前驱体包括硝酸铈、氯化铈等，辅以表面活性剂（如PVP、CTAB）以调控形貌和尺寸：

• 溶剂热法：在高温高压条件下，通过有机溶剂（如乙二醇、乙醇）还原Ce³⁺离子，并控制其成核与生长过程，最终形成立方结构 。

• 微波辅助法：利用微波辐射加速反应动力学，可在短时间内获得均匀的纳米立方体，适用于大规模生产 。

主要应用领域