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纳米结构氧化铈作为用途广泛的稀土氧化物材料之一，因其独特的晶体结构、光学性、热稳定性、导电性和扩散性以及储放氧能力，使其在高温陶瓷、催化、燃料电池、绝缘硅片、阻挡层或电容器件等领域有着广泛的应用前景。氧化铈的上述物理、化学性能很大程度上依赖于自身的微观结构，如微观形貌、比表面积、介观尺度等。因此，纳米氧化铈的孔结构与形貌控制及其应用研究成为迫切需要解决的课题。本文研究了不同介孔结构、微观形貌纳米氧化铈的合成方法和过程机理，并探索了其在CO转化、有机废水降解的催化氧化性能。得出结果如下:
1.实验结果表明:当Ce(NO3)3·6H2O∶C2H2O4·2H2O的摩尔比为2∶3，水热反应温度为200℃，溶液的pH为1，反应时间为360min，400℃煅烧7小时可得到簇状形貌的介孔CeO2。簇状形貌介孔CeO2的形成机制可能是生成的单一纳米棒在表面活性剂的作用下有选择性的与其它纳米棒相结合，形成介孔簇状形貌氧化铈。从热力学角度看，这样是为了降低其表面能。具有这种特殊结构的CeO2材料，经过120min对400mL浓度为40mg/L的亚甲基蓝溶液的催化效果可以达到60％以上。
2.以P123为模板，乙酸铈为原料，采用溶剂诱导自组装法合成新颖的介孔介晶CeO2。提出介孔介晶CeO2的形成机制遵循相临晶界面一致原则，纳米晶粒沿着轴向定向聚集形成。相对于普通块体CeO2粉体和簇状形貌CeO2而言，介孔介晶CeO2粉体的紫外吸收特征峰发生了红移，其光子带隙Eg=3.00eV，小于块状和簇状CeO2粉体，推测跟介孔介晶CeO2存在的孪晶等缺陷有关。介孔介晶氧化铈材料经过经过120min对400mL浓度为40mg/L的亚甲基蓝溶液的催化效果可以达到85％。
3.选取乙酸铈和乙酸钐为原料，P123为模板，按照不同铈钐比制备铈钐复合物。Sm2O3的掺杂对介孔介晶结构构成影响，当掺杂摩尔分数x小于等于0.2时，Ce1-xSmxO2仍为固溶的单一立方相，且孔壁的定向排列未受影响，当x为0.3时，开始出现氧化钐单相，使得孔壁晶粒逐渐向无序取向转化;CO氧化探针反应表明，由于介孔介晶Ce0.7Sm0.3O2比表面积较大，掺杂获得大的氧缺陷，所以显示了最低的T50值;通过对亚甲基蓝溶液进行催化降解发现，Ce0.7Sm0.3O2的催化能力最强，催化速率最快，在35min几乎达到了100％。