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难解的硝酸铈

  铈是十七个稀土金属(包括钪、钇以及镧系的镧到镥)之一。虽然名叫“稀”土金属,但是铈的丰度相当高,在地壳中含量仅比铜少一点。第58号元素在现代生活中比表面上看起来更常见。含有铈土(二氧化铈)的水浆液被用于对微电子设备晶片、电子显示器、眼镜片和其他光学材料表面进行化学机械抛光。通过与材料表面碱性位点的化学反应,硝酸铈可以提供比简单的机械方法更好的抛光率。铈的很多应用是基于三价铈(含有1个4f电子)与四价铈(含有0个4f电子)氧化态之间的转换,在稀土金属中这也是相当新颖的性质。

  铈(III/IV)的氧化还原化学使其氧化物可以存储和释放氧,因此铈氧化物可用于非均相催化。非化学计量比的氧化铈体系CeO2?x  具有异常高的离子迁移率,这部分归功于其晶格八面体中的氧空位。铈氧化物还可以用于促进工业中重要的水气变换反应,它也被应用于固态氧化物燃料电池中。碳氢化合物燃料在其利用周期的开始和结束时都会遇到第58号元素:浸渍了铈和镧的沸石(八面体沸石)可以作为精炼过程中的石油裂解催化剂;有害的燃料废气在使用氧化铈和贵金属的汽车三元触媒转换器中被转化为氮气、二氧化碳和水。

  因为可以吸收活性氧物种,人们正在探索如何在抗氧化剂疗法中利用氧化铈纳米颗粒的医学应用。对合成化学家来说,铈常见于作为强力氧化剂的硝酸铈铵(CAN)中。这是氧化反应中的一个“核选项”。与硝酸铈的效用及在有机和无机化学中均应用普遍的单电子氧化剂硝酸铈铵相比,四价铈的配位化学和有机金属化学没有什么特别的发展。