CeO2磨料应用于化学机械研磨时，急需解决的关键科学问题是如何克服颗粒尺寸不均一，形貌不规则和团聚严重。硬团聚颗粒及尖锐的棱角都会对抛光件造成严重划伤，从而降低成品率。本文主要围绕均一尺寸CeO2颗粒控制合成方法进行研究，发现合成在亚微米、纳米尺度均一尺寸的球形颗粒是提高CeO2磨料有效研磨粒子数、增强抛光精度水平的有效途径。主要的研究工作及结果如下：　　 (1)在CeO2抛光粉沉淀法生产工艺后期，采用高能湿法球磨与喷雾干燥联用的方法来处理经煅烧和水淬后的粉体，改进工艺实现了产品颗粒的球形化、超细化和尺寸均一化。工业应用结果证实，球磨喷雾工艺提高了产品的抛光精度和质量稳定性。另外，通过喷雾造粒工艺，制备了大粒径的CeO2微球颗粒。　　 (2)发展了一种纳微乳液火焰燃烧法来制备CeO2颗粒。完成了燃烧器的设计，确定了燃烧器的条件参数。发现通过控制水核大小能制备出不同颗粒度和晶粒度的CeO2颗粒。采用ELPI对火焰中生成物粒径的动态变化进行在线观测，结合收集物的各项表征研究了该系统中CeO2颗粒形成的过程机制，提出了纳微乳液火焰燃烧法CeO2颗粒的生长模型。　　 (3)通过正交实验优化了PVP模板水热法CeO2颗粒制备的反应条件，研究了该体系分子反应机理和结晶成核的动力学因素。在此基础上，探索了一种复合模板晶种诱导水热法来控制合成单分散CeO2微球，其颗粒均一性达到DUKE尺寸标准物质水平。研究了该方法水热反应的过程机制，提出了该系统单分散CeO2微球的生长模型。　　 (4)将不同制备方法得到的CeO2颗粒应用到不同硬度级别的光学玻璃抛光过程中，发现提高CeO2研磨粒子的尺寸均一性、球形化和单分散性是达到超光滑表面抛光水平的有效途径。