纳米CeO₂作为一种重要的稀土氧化物纳米材料，以其氧化还原性能、储氧能力和表面酸性在催化、光电、能源存储等领域展现出应用前景。而碳基纳米材料，如碳纳米管，以其良好的电学、力学和热学性能，成为纳米复合材料领域的研究热点。将纳米CeO₂与碳基纳米材料进行复合，可以充分利用两者的优势，实现协同增效。然而，纳米CeO₂与碳基纳米材料之间的界面相互作用对复合材料的性能具有重要影响，因此深入研究这种界面相互作用具有重要意义。

纳米CeO₂与碳纳米管的界面相互作用

（一）界面相互作用机制

化学键合

纳米CeO₂与碳纳米管之间可以通过化学键合形成稳定的复合结构。例如，通过在CeO₂表面引入氧空位或在碳纳米管表面引入含氧官能团（如羟基、羧基等），可以促进CeO₂与碳纳米管之间的化学键合。这种化学键合可以增强两者的界面相互作用，提高复合材料的稳定性和分散性。

范德华力

纳米CeO₂与碳纳米管之间也存在范德华力。这种弱相互作用虽然不如化学键合强烈，但在一定程度上可以维持两者的接触，有助于电子的传递和物质的传输。

（二）物理化学性质

电子结构

碳纳米管具有电导率和高比表面积，而纳米CeO₂具有良好的氧化还原性能。当两者复合时，电子可以从碳纳米管转移到CeO₂，调节CeO₂的电子结构，增强其氧化还原能力。例如，在CeO₂/碳纳米管复合材料中，碳纳米管的高导电性可以促进电子的快速传递，提高CeO₂的催化活性。

比表面积

碳纳米管的高比表面积可以为CeO₂提供更多的活性位点。CeO₂纳米颗粒均匀分散在碳纳米管表面，可以防止颗粒聚集，从而提高复合材料的比表面积和活性位点数量。例如，在CeO₂/碳纳米管复合材料中，碳纳米管的一维结构可以有效分散CeO₂纳米颗粒，提高其在催化反应中的活性。

（三）应用表现

催化应用

在催化反应中，CeO₂/碳纳米管复合材料表现出良好的催化性能。例如，在CO氧化反应中，碳纳米管的高导电性可以促进电子的快速传递，提高CeO₂的催化活性。同时，碳纳米管的高比表面积可以为反应物提供更多的吸附位点，进一步提高催化效率。

能源存储

在锂离子电池中，CeO₂/碳纳米管复合材料可以作为电极材料。碳纳米管的高导电性可以提高电极的电导率，而CeO₂的氧化还原性能可以提高电极的比容量和循环稳定性。例如，CeO₂/碳纳米管复合材料在锂离子电池中表现出较高的比容量和良好的循环性能。