琳玲港货：氧化铈防晒，涨姿势了！

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进入夏日，当然少不了的话题就是防晒，安耐晒，碧柔，欧莱雅，妮维雅等国际大牌又要在今夏的防晒市场开启厮杀了。常见防晒剂主要就是无机和有机防晒。而对于无机防晒，常见的无非就是氧化钛和氧化锌。而今天就来谈谈一种不常见的氧化铈CeO2在防晒上的研究。

氧化钛和氧化锌对于UVA和UVB有较高的反射效果，因此被广泛使用。然而由于它们较高的折射率，在使用后常常感觉到不自然的白，就是我们常称的“刷墙”。

而对于氧化铈，它对可见光易穿透，但是对于紫外线却有很好的吸收性，同时也让皮肤看起来更自然。然而，由于CeO2对于有机原料具有很高的催化氧化能力，因此也限制了它在防晒中的应用。日本的两位科学家在2003年发表的研究，目的就是寻找解决方法来开发安全，稳定且具有高效紫外吸收能力的无机防晒剂。

他们通过中和沉淀法制备了不同元素Mn+掺杂的Ce(OH)3. (Mn+=Mg2+,Ca2+, Sr2+, Ba2+,Y3+, La3+,Nd3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+)。然后再用H2O2氧化得到Mn+掺杂的CeO2，再使用NaOH和HCl进行中和。通过采用透射电镜TEM对所得到的样品进行电镜观察，沉淀得到的铈以棒状形貌和球形颗粒状存在，而形貌的差异主要又Ce(OH)3氧化成CeO2过程中溶液的pH决定的。在中和反应和氧化反应两个过程中，当溶液pH都高于8时，主要以下图棒状形貌。

而当中和反应过程pH高于8，氧化反应过程pH低于7时，得到的为球形颗粒。进一步分析发现，当氧化过程总pH低于7时，棒状的Ce(OH)3开始分解形成球形CeO2，如下图所示。

以上是作者对不同的工艺得出的CeO2进行的研究，遗憾的是作者并未对不同形貌的UV吸收性能进行比较。随后作者也比较了不同元素掺杂的CeO2的颗粒大小，比表面进行了比较。在次就不做过多的说明。下面将对有关CeO2防晒性能的研究进行探讨。

CeO2由于催化氧化的能力太强而限制了应用，因此如何降低它的氧化能力则是需要解决的问题。作者比较了不同元素掺杂的CeO2对蓖麻油的氧化能力，发现掺杂Ca和Zn能够显著的降低反应活性。为什么这两个元素能够降低反应活性？首先就要理解为什么CeO2具有较高的活性，可以通过如下的反应看出：

铈易于在4+和3+之间转化，形成氧空穴，进而活化氧气，促进反应。而铈易于在4+和3+之间转化则是因为理想的八面体萤石结构中离子半径比应为0.732，而CeO2中4+铈与氧的离子半径比为0.703，小于理想比。因此4+Ce倾向于转变为3+Ce而获得更大的尺寸比，进而稳定八面体结构。而2+Ca的价态较低且离子半径较大，进而可以稳定八面体结构，减少氧空穴的形成，从而减弱反应活性。但是对于Zn的掺杂，2+Zn的尺寸却比4+铈的还小，为何也能降低活性，作者并没有对此做详细的解释。

通过对比UV的透射率可以发现，Ca掺杂的CeO2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。这些性能可能与颗粒的尺寸以及颗粒的团聚情况有关。Ca掺杂的纳米颗粒CeO2能够更好的形成了密集的膜从而增加对UV的吸收并且减弱光的散射来增加可见过光的透射率。Zn掺杂的CeO2随也有较好的UV吸收性但对可见光的透射率较弱。这可能与ZnO较高的折射率有关。

综上所述，Ca，Zn掺杂的CeO2不仅能够提供较好的UV吸收能力，而且还可以让皮肤显得更加的自然。目前在中国可使用化妆品原料目录里只有氧化铈锌能够使用，暂未看到氧化铈钙且未发现哪个产品使用过这个原料。或许氧化铈类的防晒剂在安全性，稳定性等方面还存在这一定的问题，但有困难的地方也就有机遇，未来或许能够打开新的防晒市场。

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