目前大量文献报道了从Ce(III)前体制备氧化铈纳米颗粒的合成方法，但关于铈氧化发生的时间和氢氧化物相在该过程中的作用，仍然存在一个悬而未决的问题。本文通过科学的试验设计，确定了Ce (IV)的氢氧化合物是一种重要的中间体，并提出了它的晶体结构。为了确认Ce(OH)3到CeO2物种转变过程中，中间物种的存在。首先以硝酸铈+KOH作为反应体系，通过水热合成法合成了纯的Ce(OH)3相，通过x射线吸收光谱监测了Ce(OH)₃物种在空气中的老化过程，证实了Ce(IV)化合物中间物种的形成，该物种迄今未被发现。进一步，通过x射线，中子粉末衍射实验和DFT理论计算，提出了这种新相为Ce(IV)化合物的化学式为CeO(OH)2，（cerium oxyhydroxide），并提出了其结构模型。鉴于文章的内容表征，讨论细节丰富，将从多个层次分期讲解该文献。因此，本篇博文首先侧重分析如何合成Ce(OH)3纯相。

Ce(OH)3纯相的合成为了深入了解ceo2的形成，首先必须获得相纯的Ce(III)前驱体。众所周知，大气中的O2作为一种氧化剂，在将Ce(OH)3核（Ce(NO3)3·6H2O与NaOH混合所形成）转化为CeO2 NPs的过程中起着至关重要的作用。因此，脱气处理排除反应体系中的O2对合成纯的Ce(OH)3至关重要。如图详细考察了不同反应条件，包括反应容器的材质，沉淀剂(NaOH vsKOH)的性质，浓度，反应温度(75 vs100℃)，容器内气相(空气vsN2)的性质，容器的填充水平，反应时间，铈源(Ce(NO3)3·6H2OvsCeCl3)的性质等，最终确定合成纯Ce(OH)3相的条件为：

反应体系中O2的影响详细分析，假设Ce(OH)3按照左式氧化为CeO2，则每个O2分子有4个铈原子被氧化。在室温下，氧气在水中的溶解度有限([O2]max =0.28 mM)，因此在目前的合成条件下([Ce] =0.05 M)下，在不考虑气相氧的贡献下，只有2%的Ce(III)可以被氧化Ce(IV)。因此，在目前的合成体系中，水溶液中溶解O2的贡献可以忽略不计，水的脱氧处理可能不是限制CeO2形成的关键。相反，由试验14可知，在大气中有O2存在的情况下，产物为CeO2比例大大增加了。假设空气中O2的浓度约为20%，则根据上述公式可计算得到容器中气相中O2的可用量（假设Vmol =24.05 Lmol−1）。以试验12为例，当反应容器体系为66mL，填充量为18%，则反应量为12mL时，气相中O2的摩尔数为 0.44 mmol，大大超过了氧化溶液中所有铈原子的理论需氧量(n(Ce) =0.6mmol)，但产物中CeO₂占比为较低。因此，我们得出结论：如果氧的消耗导致容器内气相分压大幅降低，则Ce(OH)₃氧化成CeO₂不能完成。

基于上述的探究试验，作者提出了Ce(OH)3纯相纳米颗粒的合成：以66 ml Pyrex vessel作为反应容器，在N2气氛保护下，将780 mg的Ce(NO3)3·6H2O (1.8 mmol），溶解于6 ml 经过脱气处理的w水中（N2鼓泡脱氧4h)，得到无色的透明溶液。同时，将8.64 g KOH (154 mmol)溶于30 ml脱氧处理的水。在氮气保护下，将KOH溶液缓慢加入硝酸铈溶液中，边加边搅拌。在加入的瞬间，溶液中形成了黄褐色沉淀，其次为黄色凝胶、灰色凝胶，最后为紫色悬浮液。将容器进行N2密封，室温下反应30 min，然后放入100℃的烘箱中加热20 h。反应结束后，取出溶液自然冷却，容器底部有灰色粉末沉淀，上清液为无色。离心分离，用30 mL H2O洗涤6次，30mL 无水乙醇洗涤1次，得到的灰色粉末在N2下干燥，氩气下保存。

CeO2纳米颗粒的合成：将3.91 g Ce(NO3)3·6H2O (9mmol)溶于30ml蒸馏水中，得到无色清澈的溶液。同时，将43g NaOH固体(1.075 mol）溶于150ml水中，然后将6 M的NaOH溶液缓加入硝酸铈溶液中。溶液的颜色变化与上面的类似，即第一滴为黄褐色沉淀，其次为黄色凝胶、灰色凝胶，最后为紫色悬浮液。将紫色悬浮液室温下搅拌30min，然后在100 ℃下加热20 h。反应结束后，将溶液自然冷却，容器底部有灰紫色粉末沉淀，上清液无色。离心分离(9000 rpm, 10min)，将灰色粉末用30 ml的H2O洗涤6次，30 ml的无水乙醇洗涤1次，随着洗涤的进行，灰紫色粉末逐渐变成了米色

表征分析：对所合成Ce(OH)3进行了利用同步辐射作为激光源的高质量X射线衍射图，并进行了Rietveld精修计算（图B），结果表明：该材料由Ce(OH)3组成，空间群为P63/m，晶格参数为a =6.48977(5) Åand c =3.79798(3) Å，与之前的报道一致。根据Rietveld精修模型结果表明：颗粒为长15nm(沿[001])、直径5nm的针状晶体(图1C)，这与透射电子显微镜(TEM)观察到的形状一致，显示出多分散的纳米棒（平均长度为100 nm，平均宽度为10nm）(图1D)。在几个纳米棒上收集了选择区域电子衍射(SAED)(图1E)，衍射环所对应晶面指数的与Ce(OH)3的存在基本一致，与XRD实验结果保持一致。