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氧化铈是最重要的稀土金属氧化物之一,在催化、传感器技术和生物医学领域有广泛应用。过渡金属氧化物的催化氧化反应通常涉及气体反应物和晶格氧之间的氧交换,氧空位作为催化反应中Mars van Krevelan机制的反应中心,随着Ce4+-Ce3+的氧化还原循环地产生和消耗。通常情况下,Ce3+的氧化过程很快,而Ce4+的还原过程则相对缓慢,因此,还原能力的提高对催化反应至关重要。有研究结果表明：由于控速步骤——氧气的扩散取决于氧空位的类型、大小和氧空位浓度,二氧化铈的还原拟由氧空位的性质来控制。此外,在光