氧化铈,又称二氧化铈,化学式为CeO2。它在抛光材料、催化剂、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等领域有着广泛的应用。此外,氧化铈也在癌症研究中备受关注,具有生物相容性和安全性,类似于用于牙齿植入物的氧化锆。
稀土抛光粉具有抛光速度快、光洁度高和使用寿命长的优点。与传统的铁红粉相比,稀土抛光粉不会污染环境,易于清除。氧化铈抛光粉在抛光透镜时,工作效率远高于氧化铁抛光粉。因此,稀土抛光粉在抛光过程中具有更高的效率和质量。
高铈抛光粉适用于光学镜头等领域;而低铈抛光粉广泛应用于玻璃抛光,如平板玻璃、显像管玻璃和眼镜片。
二氧化铈是稀土氧化物系列中活性最高的催化剂之一,具有独特的储氧和放氧功能。在燃料电池中,二氧化铈可作为助剂来提高催化剂的性能,对电极的电化学反应起着重要作用。
纳米CeO2及SiO2表面包裹的复合物被广泛应用于高档化妆品中,作为主要的紫外线吸收材料。这种复合物克服了其他材料的缺点,具有优异的紫外线吸收性能。此外,纳米CeO2还可以用于制备防紫外线老化纤维和具有优良防紫外线性能的化纤面料。它还可以添加到涂料中,起到抵御紫外线和降低聚合物老化速度的作用。
防晒剂主要分为无机和有机防晒剂,其中常见的无机防晒剂包括氧化钛和氧化锌。然而,这些防晒剂在使用后常常会导致不自然的白色残留。为了解决这一问题,科学家们开始研究一种不常见的无机防晒剂——氧化铈CeO2。
与氧化钛和氧化锌不同,氧化铈对可见光具有较好的透射性,但对紫外线有很好的吸收能力,使皮肤看起来更加自然。然而,由于氧化铈对有机物具有较高的催化氧化能力,限制了其在防晒中的应用。为了解决这一问题,日本科学家们在2003年进行了一项研究,旨在开发安全、稳定且高效的无机防晒剂。
他们通过中和沉淀法制备了不同元素掺杂的氧化铈样品,并进行了电镜观察。研究结果表明,样品的形貌主要取决于中和和氧化反应过程中溶液的pH值。当溶液的pH值高于8时,样品呈棒状形貌;当中和反应过程的pH值高于8,氧化反应过程的pH值低于7时,样品呈球形颗粒状。然而,作者并未对不同形貌的样品的UV吸收性能进行比较。
此外,作者还比较了不同元素掺杂的氧化铈样品的颗粒大小和比表面积。然而,在本文中并未详细讨论这些结果。
为了降低氧化铈的催化氧化能力,作者还比较了不同元素掺杂的氧化铈对蓖麻油的氧化能力。研究结果显示,掺杂Ca和Zn的氧化铈样品能够显著降低反应活性。然而,对于Zn的掺杂,作者并未对其降低活性的原因进行详细解释。
通过对UV透射率的比较,研究发现,掺杂Ca的氧化铈样品表现出较好的UV吸收性能,并且对可见光具有较高的透射率。这些性能可能与样品的颗粒尺寸和团聚情况有关。而掺杂Zn的氧化铈样品虽然具有较好的UV吸收性能,但对可见光的透射率较弱,可能与ZnO的较高折射率有关。
综上所述,掺杂Ca和Zn的氧化铈样品不仅具有较好的UV吸收能力,还能使皮肤看起来更加自然。目前,中国化妆品原料目录中只有氧化铈锌可以使用,而氧化铈钙尚未被发现在任何产品中使用。尽管氧化铈类防晒剂在安全性和稳定性方面仍存在一些问题,但这也为开拓新的防晒市场提供了机遇。