张洪杰等Chem综述：二氧化铈纳米催化剂

纳米技术

2021-08-14

由于Ce⁴⁺/Ce³⁺之间的氧化还原态能够变化，CeO₂纳米材料目前受到广泛领域的关注，有鉴于此，中科院长春应化所张洪杰、宋术岩，江苏大学施伟东等综述报道通过氧化铈纳米材料的结构表征用于发展催化剂的相关进展。目前对各种不同形貌二氧化铈导致催化活性变化的相关研究比较丰富。同时对二氧化铈的本征结构和催化活性位点，包括表面结构、氧化还原、氧缺陷、晶界、形貌、周围环境导致催化剂的结构动态变化等问题需要仔细研究。

本文要点：

（1）

在该综述工作，作者首先总结了目前CeO₂的相关表征纳米结构、目前先进技术表征催化反应的相关重要进展进行揭示，包括表面结构、Ce的价态还原、氧空穴位点、晶界、催化剂形貌等方面。讨论了不同分析表征技术的利用，讨论了原位实验表征技术表征催化剂的结构动态演变。

（2）

作者发现形貌控制催化剂通过暴露具有高催化反应活性晶面有助于发展纳米催化剂。对一些例子种催化剂的催化反应活性与选择性、催化活性、催化剂稳定性之间的关系。随后作者探讨了需要发展各种表征技术，同时更好的理解催化剂的组成、结构、性质。

（3）

展望。目前通过三维先进电子显微镜能够理解形貌和催化反应性能之间的关系，通过STEM-EELS和电子断层成像结合，能够对原子级的Ce³⁺/Ce⁴⁺价态转变进行表征，因此提高了人们对CeO₂催化剂的认识，通过直接对CeO₂界面有机分子表面活性剂直接成像，能够改善人们对形貌控制的理解。通过原位表征技术得以对缺陷位点、表面结构变化进行表征，因此能够直接对催化反应过程真实催化活性位点。以后的发展主要在于，深入理解物理化学性质与催化反应机理之间的关系，用于指导和发展高活性催化剂。

发展可控合成缺陷、空穴的方法，因为这种位点是非常关键的催化反应位点。发展空间分辨率更高、时间分辨率更高的原位表征技术，用于深入研究催化剂的组成-结构-性质之间的关系。此外，研究金属-基底相互作用如何进行也是非常重要的课题。

参考文献

Yang Zhang, Shuna Zhao, Jing Feng, Shuyan Song*, Weidong Shi*, Dan Wang, Hongjie Zhang*, Unraveling the physical chemistry and materials science of CeO₂-based nanostructures, Chem 2021

DOI: 10.1016/j.chempr.2021.02.015

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929421000954