纳米氧化铈的抗氧化生物应用

CeO2是一种常见的催化材料,具有很高的实用及研究价值．人们在其形貌的可控合成以及催化活性的调节等方面进行了大量的研究,取得了很多成果．近年来,随着纳米材料生物应用研究的兴起,纳米氧化铈在生物抗氧化领域的应用受到了越来越多的关注．在纳米尺度下,由于表面氧缺陷的产生,氧化铈中部分cd4＋被还原为Ce3＋以稳定缺陷．此时材料中的Ce3＋和Ce^4＋能够可逆的转化,这一性质使得纳米CeO2能够催化分解生物体内的过量自由基,从而为治疗氧化应激类疾病提供了一种可能．本综述对纳米CeO2的生物抗氧化作用进行了总结,重点讨论了CeO2纳米颗粒的抗氧化机理以及影响其生物效应的关键因素,还介绍了纳米CeO2生物安全性相关的一些研究,并对其生物应用前景进行了展望．     

氧化铈纳米微粒的制备及其在金属钒钝化中的应用

用表面修饰法制备了氧化铈纳米微粒 ,并作为抗钒钝化剂的研究结果表明 ,纳米微粒浸渍到钒污染催化剂上可以钝化钒对催化剂的污染 ,改善裂化反应的产品分布。     

纳米压痕和划痕法对含氧化铈薄膜机械性能的测定

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了CeO2-TiO2单层膜、TiO2-SiO2单层膜和CeO2-TiO2/TiO2-SiO2双层膜,采用纳米压痕和划痕法对薄膜的机械性能(纳米硬度、弹性模量、临界载荷、摩擦系数)进行了分析.实验结果表明,双层膜与玻璃基体的附着力以及弹性模量、硬度等指标均大于单层膜,由TiO2-SiO2组成的内层,对强化附着力起到了关键作用.     

纳米氧化铈的制备及其催化性能的研究

采用两种方法制备了纳米氧化铈材料, 通过X射线衍射分析(XRD), 透射电子显微镜(TEM), 表面吸附(BET)等手段对样品的物化性能进行了表征, 并对纳米氧化铈在三效催化剂中的应用进行了探讨, 通过催化反应试验对其催化性能进行了评价. 结果表明, 制备的样品具有纳米尺度的粒径, 热耐热稳定性好, 高温老化后晶相稳定, 在三效催化剂中应用时, 能有效改善三效催化剂的起燃特性, 催化性能较之普通氧化铈材料有明显提高.     

微量元素锌和铁与溃疡性结肠炎关系的探讨

测定了溃疡性结肠炎患者血清、头发中锌和铁含量，结果表明，其含量均明显低于正常对照组，并有显著性差异，提示锌和铁的测定可作为误差溃疡性结肠炎的参考指标之一，还提出适当补充锌与铁制剂是治疗溃疡性结肠炎的辅助手段。     

氯化钠在球形纳米氧化铈形成过程中的作用

以水合碳酸铈为原料, 以氯化钠作为助磨剂和阻聚剂, 采用机械活化法制备了球形纳米氧化铈, 用XRD法研究了水合碳酸铈与氯化钠质量比、球磨时间、煅烧温度对CeO2粉体晶粒度的影响, 用TEM对最终产物粒子进行形貌观察. 结果表明: 在碳酸铈的球磨过程及其随后的煅烧过程中, 氯化钠的存在起到了很好的助磨和阻聚作用, 所得CeO2为类球形粒子, 分散性较好, 晶粒度约为30～50 nm.     

纳米氧化铈在催化氧化木质素制备芳香化合物中的应用研究

木质素是自然界中唯一大规模可再生的含芳环聚合物.通过催化氧化的方法,定向解聚木质素得到芳香类化合物,具有非常重要的价值.近年来,氧化铈作为载体在木质素的多相催化氧化反应中表现较好性能.然而,对于氧化铈直接作为催化剂,并探讨其纳米结构与性能之间的研究未见报道.研究结果表明:纳米氧化铈直接作为催化剂时,对于木质素的催化氧化反应具有较好的性能,顺序为氧化铈纳米八面体纳米四方体纳米球纳米棒.纳米八面体表现出最优的催化性能,以其作为催化剂,对乙醇木质素进行催化氧化,得到了大量芳香酸及其酯类化合物.     

活性氧和纳米氧化铈的结构特征及其应用前景

本文用简单的分子轨道理论描述了正常氧分子O2、超氧阴离子自由基O2、过氧负离子O2-2的电子结构。由于电子排布不同,氧分子的单重态1Δ和1Σ的能态高于正常O2分子三重态3Σ。这些高能态的氧自由基、氧分子单重态和过氧化氢分子都具有强氧化性。本文还描述了普通碱基OH―和羟基阴离子自由基OH的不同电子结构,解释了羟基自由基为什么具有强氧化性而碱基是稳定的原因。这些具有强氧化性的物种就是活性氧(ROS),在生物体内活性氧是不可或缺的,但过量却是致病、致衰老的原因之一。本文又描述了纳米氧化铈的晶体结构,以及它的纳米状态。纳米氧化铈不仅是良好的"自由基清除剂",而且在医学上有重大药用价值。根据美国科学家发现,患胰腺癌的老鼠用纳米氧化铈处理后,进行放疗,癌细胞对辐射过敏,诱发凋亡,而纳米氧化铈对正常细胞和组织具有保护作用。     

基于氧化铈双重纳米酶活性的比率型比色传感器检测对氧磷

基于氧化铈(CeO₂)的类有机磷水解酶和类氧化酶活性发展了一种比率型比色传感方法,实现了对氧磷的灵敏、准确检测。具有类有机磷水解酶活性的CeO₂纳米粒子(CeO₂ NPs)可催化对氧磷水解为对硝基苯酚,其在400 nm处有明显吸收峰,溶液体系由无色变为黄色;Ce O₂还具有类氧化酶活性,催化3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)氧化为氧化态TMB,在653 nm处有明显吸收峰,溶液由无色变为蓝色。当目标物对氧磷存在时,400 nm处吸光度(A₄₀₀)增高;同时对氧磷抑制其类氧化酶活性,653 nm处吸光度(A653)降低。基于对氧磷加入前后体系A₄₀₀/A653比值的变化,实现了对氧磷的灵敏、准确检测,检出限为0.03μmol/L(S/N=3)。利用本方法检测了韭菜样品中对氧磷的含量,加标回收率在92.0%～99.2%之间。本研究发展了一种基于CeO₂纳米酶双重活性的比率型比色传感检测方法,为食品中对氧磷残留的灵敏检测提供了新策略...     

治疗溃疡性结肠炎中药制剂金属元素含量分析

采用火焰原子吸收法检测了两种溃疡性结肠炎中药制剂中Ｍｎ、Ｃｒ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ等金属元素的含量。结果显示,肠炎宁灌肠散中Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎａ、Ｍｇ元素含量均明显高于肠炎宁口服胶囊中含量,而Ｋ元素则明显低于口服胶囊中含量。结果提示,中药肠炎宁疗效与金属元素含量有一定关系。     

氧化铈形貌对Pd纳米粒子分散的影响

氧化铈由于在氧化和还原气氛下具有快速Ce4+/Ce3+氧化还原循环作用,使其具有优异的储放氧能力,不仅可以分散和稳定金属粒子,还可在界面处与金属物种发生化学键合,并形成活性位点,因此已被广泛应用于多个催化反应体系,且表现出显著的形貌效应.通过对氧化铈形貌进行调控,使其暴露特定(111)、(110)和(100)晶面,已成为调节金属-氧化铈相互作用强度及金属物种电子、几何结构,提高催化性能的有效策略,但对其机制及活性位结构还没有清晰的认识.我们以氧化铈纳米粒子和纳米立方体为载体,其中氧化铈立方体平均尺寸为23 nm,主要暴露6个{100}晶面,边缘和截角暴露少量{110}及{111}晶面;球形氧化铈纳米粒子平均尺寸为11 nm,主要暴露{111}晶面;并进一步将2.0 wt％Pd物种分散在氧化铈立方体和球形纳米粒子上,通过扫描透射电子显微镜(STEM)和X射线光电子能谱(XPS)等研究了钯物种在氧化铈球形粒子和立方体上的原子结构和化学环境,进而分析了纳米结构氧化铈形貌对钯物种分散的影响.在球形氧化铈纳米粒子上主要形成了平均尺寸为2.0 nm的非晶态Pd纳米粒子以及极小的Pd物种,这主要是因为球形氧化铈纳米粒子上丰富的表面氧空位可通过Pd-CeO2强相互作用和Pd物种紧密键合.氧化铈立方体上的晶态Pd粒子尺寸为2.9 nm,金属与载体之间具有明显的界面,且Pd原子嵌入到氧化铈晶格中.同时,CO化学吸附测试也证明了氧化铈球形粒子上的钯分散度(70％)高于氧化铈立方体(52％).对于甲烷燃烧反应,主要涉及发生在金属粒子表面的PdO/Pd氧化还原循环,即Pd被O2氧化,PdO被CH4还原,富氧条件下决速步骤是PdO对CH4中C?H的活化,因此氧化铈立方体表面大尺寸的晶态Pd粒子被氧化后更容易被CH4还原,有利于PdO/Pd氧化还原循环,从而具有更高的活性和稳定性;然而在CO氧化反应中Pd/CeO2却呈现了相反的形貌效应,这是由于该反应遵循Mars-van Krevelen机理:CO吸附在金属Pd上,化学吸附的CO移动到钯-氧化铈界面,被氧化铈晶格氧氧化成CO2,产生的氧空位被表面氧补充,最后表面氧空位被气相氧补充;由于氧化铈球形粒子上的较小尺寸Pd具有更大的钯-氧化铈界面周长和更强的氧物种移动性,更易完成界面处的氧化还原循环,因此具有更高的CO氧化活性.     

生物体内的活性氧和纳米氧化铈的结构特征

本文用简单的分子轨道理论描述了正常氧分子O2、超氧阴离子自由基O2―、过氧负离子O22―的电子结构。描述了电子排布不同,氧分子的单重态1Δ和1Σ,它们的能态高于正常O2三重态 3Σ。这些高能态的氧自由基、氧分子单重态和过氧化氢H2O2分子都具有强氧化性。本文还描述了普通碱基OH―和羟基自由基OH―不同的电子结构,解释了羟基自由基为什么具有强的氧化性,而碱基是稳定的原因。这些具有强氧化性的物种就是活性氧(ROS),在生物体内活性氧是不可或缺的,但过量却是致病、致衰老的主要原因。本文     

金属核及氧化铈的物理化学性质对一氧化碳氧化的影响

氧化铈独特的氧化还原性能使其适合用作氧化反应中的催化剂或载体.氧化铈负载的过渡金属纳米粒子或孤立的单原子提供了金属-载体界面,从而降低了去除界面氧原子的能耗,提供了可以参与ManVanKulvian氧化过程的活性氧物种.CO氧化是测试氧化铈负载催化剂还原性的主要探针反应,并且它常见于在相对低温下消除CO的各种应用中.在过量H2中优先氧化CO(PROX)反应可控制CO浓度达到超低水平,以防止氢氧化电催化剂中毒.催化剂在CO氧化反应中的活性和在PROX反应中对CO和H2的选择性取决于金属物种的种类和分散性、CeO2的结构和化学性质以及催化剂的合成方法.在这篇综述中,我们总结了最近发表的关于CeO2负载的金属纳米粒子和单原子催化CO氧化和PROX反应的相关工作;以及不同的负载金属和同种金属在普通CeO2表面上的反应性.我们还总结了密度泛函理论计算中提出的最可能的反应机理;并且讨论了各种负载型金属在PROX反应中影响CO氧化选择性的因素.     

蒙脱石负载氧化铈纳米酶用于克罗恩肠炎治疗

通过水热法合成由临床用药蒙脱石(Montmorillonite, MMT)负载的高效纳米酶氧化铈(Cerium dioxide, CeO₂), 通过开展体内外实验, 拓展其在炎症性肠病治疗中的普适性. 结果显示, CeO₂@MMT具有良好的类超氧化物歧化酶活性及类过氧化氢酶活性, 并且在小鼠克罗恩病的治疗中体现了明显的疗效及优异的生物安全性, 为CeO₂@MMT的应用拓宽了方向.     

氧化铈的结构对其热稳定性及催化丙烷氧化脱氢反应性能的影响

采用湿化学法制备了低维氧化铈的纳米棒和纳米颗粒,通过原位X射线粉末衍射、透射电镜和N2物理吸附等技术研究了氧化铈纳米结构对其热稳定性的影响.结果表明,氧化铈纳米棒的稳定性更高.采用浸渍法制备了氧化铈负载的氧化钒催化剂,并用于丙烷氧化脱氢反应中,发现以氧化铈纳米棒为载体的催化剂表现出更高的丙烯选择性,这可能是由于棒状结构的开放性有利于产物丙烯的直接扩散.     

氧化铈对氧化锰结构和催化性能的影响

以共沉淀法制备了铈－锰混合氧化物催化剂，采用Ｘ射线衍射分析、程序升温脱附－质谱检测、程度升温还原等手段考察了催化剂的结构还原活性及表面氧脱附性能。结果表明，单组分ＭＮ－Ｏ催化剂的晶相结构为方铁锰矿型Ｍｎ２Ｏ３，双组分Ｍｎ－Ｃｅ－Ｏ催化剂为γＭｎ２Ｏ３和ＣｅＯ２。氧化铈的存在不影响氧化锰ＴＰＤ－Ｏ２特征峰的位置，但表面吸附氧量明显增加，并同催化剂对甲醇的完全氧化活性进行了关联，当Ｍｎ／Ｃｅ原子比为４     

基于氧化铈纳米棒-聚乙烯醇气凝胶的模拟酶比色法检测水中氟离子

以聚乙烯醇气凝胶(PAA)为载体,水热法原位生长氧化铈(CeO₂)纳米棒,制备了CeO₂纳米棒-聚乙烯醇气凝胶模拟酶材料(CeO₂-PAAC)。PAA载体不仅提高了CeO₂纳米棒的分散性,同时也提高了材料的重复利用率。利用CeO₂-PAAC材料的氧化酶活性以及氟离子(F^-)对CeO₂纳米棒酶活性的增强作用构建了检测F^-的比色传感器。在优化的实验条件下,检测F^-的线性范围为80～4000μmol/L,检出限为63.7μmol/L (3σ),低于国际对V类地表水中F^-的限量标准。与文献报道的F^-检测方法相比,本方法的检测范围更宽。本方法具有良好的抗干扰能力和选择性,可用于环境水样中F^-的检测,加标回收率为97.1%～120.4%。     

规则中孔氧化铈的纳米铸型合成及作为高CO氧化活性金催化载体的应用

以有序的中孔炭材料CMK-3为模板,以硝酸铈为前体,利用纳米铸型法合成了具有规则结构的中孔氧化铈,考察了模板脱除温度对中孔氧化铈微结构的影响.热重、元素分析、X射线衍射、透射电镜和氮气物理吸附结果表明,炭模板的脱除温度可低至350℃,所得氧化铈具有二维六方规则结构,比表面积高达167 m~2/g,孔径分布集中在3～5nm.采用胶体沉积法将2-5nm的金溶胶粒子沉积到所得氧化铈表面制得了Au/CeO_2催化剂,考察了Au/CeO_2在CO氧化反应中的活性.结果表明,该催化剂的活性较常规氧化铈制备的金催化利有明显提高,这可能与载体的规则结构有关.     

基于催化应用调控氧化铈纳米材料的形貌

催化剂的设计、合成和结构调控是获得优异性能的关键.传统的策略主要是尽量减小催化剂颗粒尺寸以增加活性中心的数目,即尺寸效应.近年来,材料科学的快速发展使得在纳米尺度上调变催化剂的尺寸和形貌成为可能,特别是通过形貌调控可暴露更多的高活性晶面,大幅度提高催化性能,即纳米催化中的形貌效应.因此,调节催化剂的尺寸与形貌可以单独或协同优化材料的性能.氧化铈作为催化剂的重要组分与结构、电子促进剂被广泛应用于多相催化剂体系.本文总结了近期氧化铈材料形貌可控合成的进展,包括主要的合成策略和表征方法; 进而分析了氧化铈和金-氧化铈催化材料的形貌效应,指出金-氧化铈之间独特的相互作用与载体形貌密切相关; 阐述了氧化铈纳米材料因暴露晶面的差异而获得不同催化性能的化学机制.     

掺杂纳米氧化铈紫外屏蔽材料的表征与性能

采用共沉淀法制备了氟锶、氟钙掺杂的纳米氧化铈.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-vis)光谱对所制备样品的物相组成、晶粒大小、形貌、紫外屏蔽性能进行了表征.XRD分析表明,氟锶、氟钙阴阳离子共掺杂的CeO2为立方萤石结构,共掺杂阴阳离子使CeO2的晶格常数增大.SEM结果表明,掺杂后的氧化铈均为球形纳米颗粒团聚物.紫外可见(UV-Vis)光谱表明,共掺杂氧化铈的紫外吸收边红移,紫外屏蔽性能增强.