1306-38-3 / 氧化鈰可以防曬，你知道嗎？

常見防曬劑主要就是無機和有機防曬。而對于無機防曬，常見的無非就是氧化鈦和氧化鋅。而今天就來談談一種不常見的氧化鈰CeO2在防曬上的研究。

氧化鈦和氧化鋅對于UVA和UVB有較高的反射效果，因此被廣泛使用。然而由于它們較高的折射率，在使用后常常感覺到不自然的白，就是我們常稱的“刷墻”。

而對于氧化鈰，它對可見光易穿透，但是對于紫外線卻有很好的吸收性，同時也讓皮膚看起來更自然。然而，由于CeO2對于有機原料具有很高的催化氧化能力，因此也限制了它在防曬中的應用。日本的兩位科學家在2003年發表的研究，目的就是尋找解決方法來開發安全，穩定且具有高效紫外吸收能力的無機防曬劑。

他們通過中和沉淀法制備了不同元素Mn+摻雜的Ce(OH)3. (Mn+=Mg2+,Ca2+, Sr2+, Ba2+,Y3+, La3+,Nd3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+)。然后再用H2O2氧化得到Mn+摻雜的CeO2，再使用NaOH和HCl進行中和。通過采用透射電鏡TEM對所得到的樣品進行電鏡觀察，沉淀得到的鈰以棒狀形貌和球形顆粒狀存在，而形貌的差異主要又Ce(OH)3氧化成CeO2過程中溶液的pH決定的。在中和反應和氧化反應兩個過程中，當溶液pH都高于8時，主要以下圖棒狀形貌。

而當中和反應過程pH高于8，氧化反應過程pH低于7時，得到的為球形顆粒。進一步分析發現，當氧化過程總pH低于7時，棒狀的Ce(OH)3開始分解形成球形CeO2，如下圖所示。

以上是作者對不同的工藝得出的CeO2進行的研究，遺憾的是作者并未對不同形貌的UV吸收性能進行比較。隨后作者也比較了不同元素摻雜的CeO2的顆粒大小，比表面進行了比較。在次就不做過多的說明。下面將對有關CeO2防曬性能的研究進行探討。

CeO2由于催化氧化的能力太強而限制了應用，因此如何降低它的氧化能力則是需要解決的問題。作者比較了不同元素摻雜的CeO2對蓖麻油的氧化能力，發現摻雜Ca和Zn能夠顯著的降低反應活性。為什么這兩個元素能夠降低反應活性？首先就要理解為什么CeO2具有較高的活性，可以通過如下的反應看出：

鈰易于在4+和3+之間轉化，形成氧空穴，進而活化氧氣，促進反應。而鈰易于在4+和3+之間轉化則是因為理想的八面體螢石結構中離子半徑比應為0.732，而CeO2中4+鈰與氧的離子半徑比為0.703，小于理想比。因此4+Ce傾向于轉變為3+Ce而獲得更大的尺寸比，進而穩定八面體結構。而2+Ca的價態較低且離子半徑較大，進而可以穩定八面體結構，減少氧空穴的形成，從而減弱反應活性。但是對于Zn的摻雜，2+Zn的尺寸卻比4+鈰的還小，為何也能降低活性，作者并沒有對此做詳細的解釋。

通過對比UV的透射率可以發現，Ca摻雜的CeO2表現出較好的UV吸收性能并且對可見光具有較高的透射率。這些性能可能與顆粒的尺寸以及顆粒的團聚情況有關。Ca摻雜的納米顆粒CeO2能夠更好的形成了密集的膜從而增加對UV的吸收并且減弱光的散射來增加可見過光的透射率。Zn摻雜的CeO2隨也有較好的UV吸收性但對可見光的透射率較弱。這可能與ZnO較高的折射率有關。

綜上所述，Ca，Zn摻雜的CeO2不僅能夠提供較好的UV吸收能力，而且還可以讓皮膚顯得更加的自然。目前在中國可使用化妝品原料目錄里只有氧化鈰鋅能夠使用，暫未看到氧化鈰鈣且未發現哪個產品使用過這個原料。或許氧化鈰類的防曬劑在安全性，穩定性等方面還存在這一定的問題，但有困難的地方也就有機遇，未來或許能夠打開新的防曬市場。