基于缺陷位点的调控提高CeO2纳米材料的抗氧化活性

　　二氧化铈（CeO₂）纳米材料因优异的氧化还原能力在生物抗氧化领域的应用备受关注。CeO₂纳米材料可抑制小鼠炎症中间物的产生、预防缺血性脑中风、治疗鼠视网膜退化及皮肤炎症等。但是CeO₂纳米材料的抗氧化机理及抗氧化活性调控机制仍不清晰。北京大学稀土分离与无机材料研究组与华中科技大学动力与储能电池实验室对CeO₂纳米材料的抗氧化机理及活性调控进行了深入的研究，相关的研究成果发表在2015年7月3日的《Nanoscale》上。 

　　该研究成果旨在研究CeO₂纳米材料的抗氧化机理，并在此基础上通过缺陷位点的调控实现其抗氧化活性的提高，并进一步研究了其在INS-1细胞中的抗氧化保护作用。实验结果表明：CeO₂与H₂O₂反应后吸收光谱发生红移；CeO₂中铈离子的配位数呈现先增大后减小至初始值的趋势。结合定量的催化实验结果表明：CeO₂的抗氧化能力取决于与过氧物种配位的Ce位点的氧化还原能力，且在CeO₂循环催化H₂O₂分解过程中，Ce⁴⁺被还原一步是抗氧化反应的关键步骤。这一研究深入理解并揭示了CeO₂的抗氧化机理。 

　　X射线吸收精细结构分析（XAFS）是一种有效的用于机理研究的原位表征手段，在本成果中利用北京同步辐射装置（BSRF）1W2B-衍射谱学综合实验站的XAFS实验技术实现对CeO₂抗氧化过程中Ce配位结构及价态信息的跟踪监测，这对于CeO₂抗氧化过程的探测及抗氧化机理的研究至关重要。XAFS的研究结果表明CeO₂抗氧化过程中Ce位点的价态为+4价，而其配位数呈现先增大后减小至初始值的变化趋势。通过XAFS及催化实验的结果分析，该研究组发现CeO₂纳米材料的抗氧化性与其表面Ce位点的配位能力及氧化还原性密切相关。 

　　此研究对于CeO₂纳米材料抗氧化机理及抗氧化活性调控研究具有重要的意义。在此类研究工作中，同步辐射光源帮助该研究组揭示了抗氧化过程中CeO₂中Ce的局域配位结构的变化。北京大学稀土分离与无机材料研究组教授、该研究组组长严纯华教授也一直致力于CeO₂纳米材料的合成及催化机制研究，同步辐射光束线将必定有助于该课题组关于CeO₂纳米材料的催化机理及构效关系的研究。

　　发表文章： 

　　Yan-Jie Wang, Hao Dong, Guang-Ming Lyu, Huai-Yuan Zhang, Jun Ke, Li-Qun Kang, Jia-Li Teng, Ling-Dong Sun,* Rui Si, Jing Zhang, Yan-Jun Liu,* Ya-Wen Zhang, Yun-Hui Huang* and Chun-Hua Yan*, Engineering the defect state and reducibility of ceria based nanoparticles for improved anti-oxidation performance, 2015, 7(33): 13981-13990.