纳米二氧化铈的制备及其光催化性能研究进展

80当下，二氧化铈是一种应用领域十
分广泛的一种功能性材料，在诸多的领域当中都有着广泛的使用。

例如催化、氧传感器、燃料电池以及各种磁性材料上，都有着一定的应用，但是由于铈的外层电子，在充填方式上比较特殊，铈除了能够类似于稀土元素一样，有着+3价的电子，还能够存在+4价的稳定电子，因此对于二氧化铈而言，就有着一定的特殊物理和化学形式，能够应用于诸多的领域当中。

这种特殊形式，使得人们对于二氧化铈在光催化的反应当中，进行了更加深入的研究和分析。

一、二氧化铈纳米材料的制备
现阶段，在进行二氧化铈纳米材料的制备过程中，基本上采用三种不同的化学制备方法，分别为沉淀法、溶胶-凝胶法以及水热法。

1.沉淀法。

在使用沉淀法的时候，是一种在稀土当中，掺杂纳米材料进行制备过程中的制备方法，拥有着诸多的优势，可以在制备的过程中，极大的降低制备的成本投入，同时在进行制备的过程中操作方面也比较简单，耗费的制备时间也不算长，现阶段已经在工业化的生产当中，得到了广泛的应用。

在制备的过程中有几种沉淀法的使用，其中一种方法可以将尿素，加入到含有柠檬酸与Ce(NO3)3 ·6H2O形成蒸馏水，与乙醇的混合溶液当中，再进行离心分离的操作，使得形成白色的沉淀物，之后再使用蒸馏水与乙醇进行洗涤，并进行干燥处理。

最后在500摄氏度的环境下，进行煅烧，使得能够形成100nm的二氧化铈微球。

另一种方法下，也有对C e(N O3)3 ·6H2O的溶液当中，加入一定量的NH3·H2O，进行PH的调节，使得能够沉淀出相应的氢氧化铈，再进行一定程度的离心处理，并使用离子水进行洗涤，最后便可以溶解到尿素溶液当中，并在最后需要进行PH的调节，以此得到溶胶。

将溶胶进行干燥处理，并放置到600摄氏度的环境当中进行煅烧，形成61.85nm的立方体型二氧化铈。

同时也有方法是让Ce(NO3)3 ·6H2O 与PVP进行混合处理，保持在常温的环境下进行搅拌，之后再加入一定量的NaOH，获得浅黄色的沉淀。

之后将其沉淀物进行离心处理，并使用离子水和丙酮进行洗涤，干燥处理之后，在600℃的环境当中进行煅烧，以此获得19nm的二
氧化铈粉末。

2.溶胶-凝胶法。

溶胶-凝胶法，在
当下是一种十分常用的一种纳米材料制
备的方法，能够有效的将无机盐或者金
属醇盐进行协调水解，以溶解到均相溶
液当中，并加入一定的螯合剂、催化剂
等，以此形成无流动性质的水溶胶，之
后再将其进一步的转化，形成均匀的凝
胶。

并去除凝胶当中的酸根、水以及有
机物质，并进行热处理，使得可以获得
相应的纳米粉体材料。

3.水热法。

在使用水热法的过程
中，需要在高压釜中，基于水溶液为反
应的体系，将其加热到临界的温度的时
候，其产生的高压环境下，进行材料的
制备，对这样的制备方法称为水热法。

在使用水热法之后，可以有效的形成超
细微粉，同时反应的速度比较快，同时
反应的安全性也比较高。

制备出来的产
品，纯度较高，同时分散性也比较优
秀，并不需要进行高温处理，就可以防
治粉体发生应团聚的情况。

二、二氧化铈的光催化研究
所谓光催化，是一种绿色环保的
一种技术类型，能够在使用的过程中，
具有着操作方便、能耗较低以及反应条
件较为温和等，诸多的优势，并且并不
会在反应的过程中，出现二次污染的问
题。

但是由于铈的+3价和+4价电子，有
着快速的氧化还原能力，并且能够与强
烈的金属载体发生一定程度的作用，进
而导致二氧化铈的光催化剂，在氧化和
还原的活性比较强。

为此，在二氧化铈
在光氧化的过程中，特别是对一些有机
污染物进行光降解的过程中，会有着重
要的价值，很好的发挥出应有的作用。

1.光降解有机污染物。

一些研究学
者发现，二氧化铈能够在一些特殊的化
学反应研究中起到重要的意义，例如在
进行太阳光下，对环丙沙星的降解进行
分析的过程中，有着至关重要的作用。

其中光生空穴，是对CIP进行降解主要物
质成部分。

在PH6-9的范围当中，二氧
化铈有着较强的降解能力。

在反应的15
分钟的时候，其对CIP的降解能力，可以
在90%以上。

之后再用紫外可见漫反射
以及X射线光电子能谱，对其二氧化铈
与CIP进行了降解反应的研究分析，其可
以有效的将吸附在CIP当中的电子，转移
到二氧化铈当中，并被成功激活的CIP，
便可以很容易的进行降解，以此，这就
表明，在对污染与光催化剂的反应过程
中，二氧化铈有着重要的作用，可以有
效的降解一些污染物质。

同时另一些学者发现，其煅烧的
温度，也能够对二氧化铈形成的纳米
纤维，在形态以及结构上有着一定的
影响，进而间接的影响到了光催化的活
性。

当煅烧温度从500℃升至800℃的时
候，就会导致其样品的比表面积，降低
94%左右。

但是，样品的甲基蓝光降解
率，提升到了98%左右。

因此，对于二
氧化铈而言，形成的光催化活性，并不
与表面积有着一定的关联，但是提升煅
烧的温度，可以有效的提升其光催化的
活性，以此提升降解率。

三、展望
对于二氧化铈的光催化剂而言，
可以很好的进行有机污染物的讲解，同
时对于不同形貌的二氧化铈，在进行改
性处理之后，相比较二氧化铈粉末，能
够一定程度上提升光催化的效率。

因此
在未来的发展过程中，能够成为一种十
分重要的催化剂物质。

并且二氧化铈的
光催化剂，其中的容量损失，以及回收
的操作，都是需要进行积极解决的关键
问题。

但是由于其燃料，更加容易被分
解，使得在进行这方面的研究过程中，
需要明确其光催化技术的实际降解过
程。

四、总结
综上所述，在对纳米二氧化铈的制
备及其光催化性能研究过程中，首先需
要明确其二氧化铈的实际物质属性，以
此有效的提升对于各种无机污染物的讲
解。

并通过在制备过程中的不同工艺，
来提升二氧化铈催化剂的降解效果。

参考文献：
[1]李盛凯. 二氧化硅微球及纳米二氧化铈的制备
与工艺研究[D].江西师范大学,2020.
[2]孙维艳,吕银荣,王峰.基于非水微乳液法纳米二
氧化铈的制备及表征[J].日用化学工业,2020,50.
作者简介：于婷婷，女（1985—）；籍贯：黑龙
江省，汉族，最高学历：硕士研究生；目前职
称：讲师；研究方向：催化化学。

纳米二氧化铈的制备及其光催化性能研究进展于婷婷 天津渤海职业技术学院
【摘　要】在本文的分析过程中，主要对CeO2的常规制备方法进行了分析，例如提出沉淀法、溶胶凝胶法以及水热法等诸多方法，并对近些年的CeO2的光催化研究进行了阐述，提出性能研究方面以及制备方面，在未来的一些发展展望。

【关键词】纳米二氧化铈；光催化；制备；水热法。