結構特點
介孔結構:孔徑通常在 2-50 納米之間,孔道均勻分布且具有可調性,這種結構為分子擴散提供了理想通道,能顯著提升物質傳輸效率。
晶體結構:具有立方螢石晶體結構,金屬陽離子(Ce??)按面心立方點陣排列,陰離子(O2?)位于四面體中心。
高比表面積:比表面積通常超過 100m2/g,為催化反應等提供了大量活性位點。
性能優勢
氧化還原活性:Ce3?/Ce??的循環轉化賦予其優異的催化氧化 / 還原能力。在汽車尾氣凈化中,可儲存和釋放氧氣,促進 CO、NOx 等污染物的轉化;在光催化領域,其氧空位能增強對惰性氣體,如 N?、CO?的吸附和活化。
穩定性:高溫下仍能保持介孔結構有序性,適用于高溫催化反應,如重氫催化裂解和陶瓷材料領域。
生物相容性:低生物毒性,可用于生物醫學領域,如作為藥物載體實現靶向遞送,或作為磁共振成像(MRI)造影劑。其抗氧化活性還能清除體內活性氧自由基,保護細胞免受氧化損傷。
制備方法
硬模板法:以 KIT-6、介孔 SiO?等為模板,通過納米鑄造技術復制孔道結構,經刻蝕后得到介孔 CeO?。
軟模板法:以 CTAB、嵌段共聚物等為表面活性劑,通過自組裝形成介孔結構。
溶膠-凝膠法:將鈰鹽與檸檬酸等螯合劑混合,形成溶膠后經干燥、焙燒得到介孔 CeO?。
水熱法:在高溫高壓的水熱條件下,通過化學反應生成介孔二氧化鈰。
應用領域
催化領域:廣泛應用于催化還原硝基苯類化合物等反應,其高比表面積和介孔結構有利于催化反應高效進行。
生物醫學領域:可作為藥物載體或生物成像劑,具有良好的生物相容性和易于表面功能化的特點,能有效封裝和釋放藥物到目標位置。
光催化領域:在光催化甲烷活化制甲醇等反應中表現出良好的性能,較大的比表面積和有序的孔道結構有助于對反應物分子的吸附和活化。
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