氧化铈，一种稀土氧化物，由其稀土类独特的 4f 电子层结构，使得其具有特殊的光、电和磁性质，成为一种极具价值的新材料如催化剂、抛光粉、陶瓷材料、紫外吸收材料、发光材料等，已在许多重要的化学过程中如石油化工、机动车尾气净化和有毒有害气体的净化、燃料电池（固体氧化物燃料电池）等得到广泛应用。纳米 CeO₂还具备了纳米材

料的一系列的性质，因此纳米 CeO₂的制备技术也成为了人们的研究热点，本文将综述 CeO₂在环境保护中的应用进展。

由于纳米 CeO₂的结构特点，其具有较多的氧空位和比较低的氧化还原电势, 二氧化铈成为稀土元素中活性最高且应用最为广泛的一种氧化物，CeO₂在催化及氧化还原循环方面正日益成为人们研究的重点。纳米氧化铈在治理环境污染方面的应用则主要包括汽车尾气的净化、光催化降解有机污染物和湿式催化氧化及臭氧催化氧化废水。

  1.汽车尾气的净化

汽车产业的飞速发展给我们带来交通便利的同时，也带来了严重的大气污染问题，威胁着人类的生存环境及生活健康，逐渐成为全球共同的问题。汽车尾气排放出的污染物组成复杂多样，但其中主要的有害物质为：一氧化碳、氮氧化物、烃类化合物、硫氧化物等有害气体及碳烟、铅氧化物等粉尘颗粒物质及二氧化碳。汽车尾气亦成为雾霾的主要贡献者。目前使用最广泛、最为有效的汽车尾气净化催化剂是三效催化剂，既是指将汽车尾气中的 CO和烃类催化氧化并可同时将氮氧化物催化还原，使最终产物为 CO₂和 H₂O。而在催化剂中需添加一些助剂，如氧化铈，改变催化剂的化学组成、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态等，从而提高催化剂性能的物质。氧化铈的添加还有其他一些功能，如（1）抑制贵金属组分的高温烧结现象，提高其在高温下的催化活性。（2）可提高活性组分的抗硫中毒能力。（3）提高氧化铝的热稳定性。Torsten Brezesinski 等人以 CeC_l3·7H₂O 和 ZrC_l4为前驱体，KLE 为模板，采用蒸发诱导自组装的方法制备了具有高度结晶孔壁的 CeO₂ 和 CeO₂–ZrO₂纳米膜，研究表明，ZrO₂ 的加入显著提高了 CeO₂的热稳定性及储氧能力，这一点在 Rossignol 的研究中亦得到证明。

  2.光催化降解有机污染物

1972 年, Fujishima 和 Honda 在 Nature 杂志发表了关于在二氧化钛(TiO₂)电极表面发现光电催化分解水制氢的现象，这一发现开启了多相光催化的研究。由于 CeO₂与 TiO₂同为 N 型半导体材料，人们为 CeO₂也应具有光催化的性质。TiO2光催化剂的光吸收阈值为 388 nm，能够吸收占太阳光能量3%~5%的紫外光。然而，与 TiO₂相比，CeO₂的光吸收阈值为 420 nm，因此具有比 TiO₂更宽泛的光能吸收范围，CeO₂不仅可以吸收紫外线，还可以吸收近紫外区的可见光，从而在光催化领域具有更广的应用潜力。近年来，Tang 等证明，CeO₂纳米管表现出显着增强的光催化活性和稳定性，比较纳米 CeO₂和 TiO₂对芳香族苯的降解，商品 TiO₂表现出了非常不稳定的光催化活性，而 CeO₂纳米管对苯的转化率由初期的 2.2%，22 小时后又下降了 1.2%，降解性能的提高归因于 CeO₂ 纳米管具有较强的光吸收和散射作用。郝 仕 油 等 人  采 用 硬 模 板 法 制 备 了 介 孔Ce-MCM-48 纳米材料。以 TEOS 为硅源，CTAB 为模板剂，水热法合成了介孔 MCM-48 材料。然后以此 MCM-48 为载体，Ce(NO₃)₃·6H₂O-乙醇溶液浸渍，水浴加热蒸发后得到固体，经过滤、烘干、煅烧后获得 Ce 含量不同的 Ce-Si-O 复合氧化物，同时研究了这些复合氧化物对罗丹明 B 的可见光催化降解性能。实验证明，10% Ce-MCM-48 的催化降解效率好于纯 CeO₂及商用 TiO₂。

  3.催化湿式氧化有机物

催化湿式氧化 CWAO 是一项新型水处理技术，在高温高压条件下采用空气或氧气为氧化剂，加入一定催化剂，将水中的有机污染物和处于还原态的无机污染物氧化的化学过程。CWAO 主要用来处理毒性较大的工业有机废水，其效率比常规方法高，耗能较小，产生的二次污染也较小。

大连理工大学杨凤林课题组研究了用催化湿式氧化技术处理高含量、难降解的磷霉素钠和黄连素制药混合废水，考察了 Mn 及 Ce 协同 Cu 催化反应时 CWAO 处理效率。结果表明，以黄连素废水中的 Cu2+作催化剂，反应温度为 250 ℃、初始氧分压为 1.3 MPa、反应停留时间 0.5 h 的条件下，COD 平均去除率可达 50%，此时废水中有机磷转化为 PO3-；Mn、Ce 的加入可使 COD 的去除率提高12%～18%。

  4.臭氧催化氧化有机物

臭氧催化氧化是在常温常压下将那些难以用臭氧单独氧化或者降解的有机物氧化的方法。在水处理中，合适高效的催化剂将会大大地提高臭氧催化氧化效率。哈尔滨工业大学马军课题组研究对比了以氧化铈为催化剂催化臭氧氧化对氯硝基苯和邻苯二甲酸发现，氧化铈催化臭氧化对邻苯二甲酸有很好的去除效果，而对对氯硝基苯几乎没有催化活性，说明氧化铈对与其配位吸附能力较强的有机物才能起到催化降解作用。在氧化铈催化臭氧氧化有机物过程中，其表面的存在较多的 Ce(IV)，而氧化铈表面的 Ce(IV)是较强的 Lewis 酸，它们对水中的邻苯二甲酸有很好的配位吸附作用，同时由于臭氧分子是一种 Lewis 碱，而氧化铈是一种 n 型氧化物，臭氧分子很容易在氧化铈表面吸附，O3在 n 型氧化物表面吸附并会产生表面键 O·自由基，络合吸附作用和 O·自由基共同提高了有机物的去除效果。