氧空位自掺杂策略高效提升CeO2中Ce3+浓度及其化学机械抛光性能的研究

（编辑推荐）本研究通过H2O2与CeOHCO3氧化反应在氮气氛围中热解生成Ce-O22-，成功制备高氧空位浓度CeO2（NCeO2）。该材料通过引入中间能级降低带隙（~3.2 eV），显著提升光化学活性与电子-空穴分离效率，使抛光表面粗糙度（Ra）降低71.8%，为光催化辅助化学机械抛光（PCMP）提供新型磨料设计策略。

　　

Highlight

氧空位自掺杂策略通过H₂O₂与CeOHCO₃在氮气中的氧化反应热解Ce-O₂^2-，成功合成高氧空位浓度CeO₂（NCeO₂）。该材料具有更高的Ce³⁺和氧空位（V_?）浓度，带隙中引入的中间能态显著增强光化学活性。

Conclusions

本研究通过自掺杂在CeO₂晶格中高效引入氧空位，区别于传统掺杂技术，未引入任何杂质元素。高浓度氧空位作为陷阱中心，促进新型缺陷能级形成，使带隙从3.2 eV降至2.8 eV，光电流密度提升3倍。抛光实验中，NCeO₂磨料使表面粗糙度（Ra=0.217 nm）较商业磨料降低71.8%，为光催化辅助化学机械抛光（PCMP）提供突破性解决方案。