硝酸铈铵有选择性高、副产物少、Ce³⁺可循环,成本低,条件温和(室温 / 低温)、适配多种反应,分析精度高,为标准方法,多种优势
CAN 为橙红色结晶,易溶于水 / 乙醇、微溶于浓硝酸,酸性条件下 E°(Ce⁴⁺/Ce³⁺)=1.44 V,属强单电子氧化剂,反应中橙色→淡黄色指示消耗,可通过 BrO₃⁻/TBHP/O₂实现 Ce⁴⁺循环催化,兼具氧化、硝化、引发与表面改性能力。
| 应用类型 | 反应与效果 | 参数控制 | 典型产品 |
|---|---|---|---|
| 选择性氧化 | 醇→醛 / 酮(二级醇特异氧化)、邻苯二酚→醌、苄位 C-H 氧化;产率 85–98% | CAN 1.0–1.5 eq,乙腈 / 水 = 3:1,0–25℃ | 苯甲醛、对硝基苯乙酮、邻苯醌 |
| 自由基引发 | 烯烃聚合、杂环合成(喹喔啉)、脱保护(金属羰基配合物) | 催化量 0.05–0.2 eq,TBHP/O₂循环 | 聚苯乙烯、喹喔啉染料、大环酮 |
| 硝化 / 卤化 | 芳环硝化、苄位溴化、酮碘代,条件温和 | CAN 1.2–2.0 eq,乙腈,0–5℃ | 硝基芳烃、苄基溴、碘代酮 |
| 去保护 | 脱 PMB、Bn 等,避免传统试剂副反应 | CAN 0.5–1.0 eq,甲醇 / 水,室温 | 多肽、大环内酯 |
氧化还原滴定:标定亚铁、草酸盐、亚砷酸盐,用邻二氮菲亚铁作指示剂,误差≤0.1%。
显色与电极:薄层色谱检测多元醇、制备磷酸盐敏感膜电极、电位滴定测胺类。
微量检测:测银离子(生成 AgCl 沉淀)、药物中还原性杂质,检出限 1–5 ppm。
稀土催化材料:前驱体热解制 CeO₂基催化剂,用于汽车尾气净化(储氧 / 释氧)、VOCs 降解,起燃温度降低 40–60℃。
玻璃脱色:Ce⁴⁺氧化 Fe²⁺→Fe³⁺,提升 Fe³⁺/Fe²⁺比 3–5 倍,透光率 + 5–8%,适配光学 / 汽车玻璃。
金属表面改性:铝合金微弧氧化成膜,耐蚀性提升 10–15 倍,膜厚 10–30 μm。
发光材料:作铈源制备 YAG:Ce³⁺荧光粉,用于 LED、生物成像。
光刻与蚀刻:集成电路刻度板消蚀剂,选择性刻蚀金属 / 介质,线宽精度 ±0.5 μm。
抛光液添加剂:与纳米 SiO₂复配,用于晶圆 / 光学玻璃化学机械抛光,Ra≤0.5 nm。
合金添加剂:钢铁 / 铝合金脱氧脱硫,形成 Ce₂O₃/Ce₂S₃夹杂,热脆性降低,添加量 0.05–0.2 wt%。
助燃剂:电厂节煤助燃,降低燃点,燃烧效率 + 3–5%。