二氧化鈰納米棒(L<100nm)的介紹

一、材料結構與理化特性

定義：
二氧化鈰納米棒（CeO? Nanorods, L<100nm）是指長度小于100nm、具有一維棒狀結構的二氧化鈰納米材料，由Ce??和O2?通過立方螢石結構排列而成，表面富含氧空位，兼具納米材料的量子效應與二氧化鈰的特殊氧化還原性能。

關鍵事實：

• 晶體結構：以立方螢石結構為主，暴露高活性晶面（如、），氧空位濃度高于顆粒狀或球狀CeO?，可通過水熱法、溶膠-凝膠法調控形貌。

• 尺寸效應：長度<100nm時，比表面積顯著提升（通常>50 m2/g），電子遷移速率加快，催化活性中心密度增加。

• 氧化還原性能：Ce3?/Ce??價態循環能力強，可快速清除自由基或參與氧化還原反應，在pH 3-11范圍內穩定性優異。

二、制備方法與工藝優化

定義：
指通過化學或物理方法合成長度<100nm的CeO?納米棒的技術，核心在于控制晶體生長方向與尺寸分布。

關鍵趨勢與最新發展：

• 主流制備技術：

• 水熱法：以硝酸鈰為前驅體，NaOH/KOH為礦化劑，通過調控溫度（120-200℃）和時間（6-24h），可定向生長出長徑比2-10的納米棒，工藝簡單且成本低。

• 模板法：利用陽極氧化鋁（AAO）或碳納米管為模板，合成直徑均一的納米棒，可精準控制長度（50-100nm），但模板去除過程可能引入雜質。

• 工藝優化方向：

• 引入摻雜元素（如La3?、Sm3?）提升氧空位濃度；

爭論點：

• 水熱法的批量化生產中，納米棒易團聚，需優化表面改性劑（如PEG、檸檬酸）的用量；

• 模板法的高成本與低產率限制了工業化應用，亟待開發無模板綠色合成工藝。

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