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有研究指出纳米二氧化铈(CeO2)能够清除自由基,可以做为一种潜在的抗氧化药物;但也有文献报道它能诱导产生自由基,对生物体产生毒副作用。由于纳米CeO2抗氧化的作用机理目前并不清楚,因此许多学者开始关注影响其抗氧化性能的各种因素。目前已研究了材料本身的浓度、分散状态、粒径尺寸、表面Ce3+状态、存放时间以及外界环境中的pH值、常见阴离子、有机物包覆等内外因素的影响,但纳米CeO2裸露的晶面这一重要因素对其抗氧化性能的影响至今还无人涉及。基于此,本文以三种不同形貌的纳米CeO2为例研究了材料裸露的晶面这一重要因素对其抗氧化性能的影响,并在此基础上研究了在不同外界条件下,晶面对材料抗氧化性能影响的不同表现。具体展开的工作如下: (1)首先用水热法合成了三种裸露不同晶面的纳米CeO2材料。接着分别用电化学方法和紫外分光光度法研究了这三种材料的抗氧化性能,发现三种材料都具有抗氧化性能但强弱有所不同:纳米线>纳米棒>纳米颗粒。随后通过分析材料的比表面积、表面Ce3+状态、可还原性等可能影响其抗氧化性能的因素探讨了产生这种差别的原因。最后认为纳米CeO2抗氧化性能的差异是由其裸露晶面的不同导致的:纳米颗粒主要裸露低活性的{111}晶面,因而抗氧化性最弱;纳米棒裸露较高活性的{110}晶面和更高活性的{100}晶面,因而抗氧化性较强;纳米线裸露的晶面与纳米棒相同,但由于其更为细长的结构,裸露出更高比例的{100}/{110}晶面,因而抗氧化性最强。 (2)接下来,研究高浓度下晶面对三种材料抗氧化性能的影响。方波伏安实验结果表明,当外界羟基自由基(·OH)浓度较低时,材料诱导产生自由基表现出助氧化性,而且其助氧化能力存在差别:纳米线>纳米棒>纳米颗粒;紫外分光光度实验表明,当外界·OH浓度较高时,材料仍然展现出良好的抗氧化性能,而且其抗氧化能力存在差别:纳米颗粒>纳米棒>纳米线。这可能是由于纳米CeO2同时具有清除自由基和诱导产生自由基的性能,其最终的抗氧化性能正是这两种性能综合作用的结果,而晶面对这两种性能都有重要影响。 综合以上两项工作,得出如下结论:纳米CeO2裸露的晶面对其抗氧化性能有重要影响,而且这种影响在不同的环境条件下(材料自身浓度和外界·OH浓度)会有不同的表现。