[发明专利]一种掺杂氟离子和金属离子的氧化铈基纳米紫外屏蔽材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米紫外屏蔽材料领域，具体涉及一种掺杂氟离子和金属离子的氧化铈基纳米紫外屏蔽材料的制备方法，具体地说是通过在制备过程中同时掺杂氟离子和金属离子对氧化铈进行掺杂改性，得到性能优异的紫外屏蔽材料。

技术背景

紫外(UV)辐射在太阳辐射光谱中的谱区范围是在400～200nm间，其能量占太阳辐射总量的6％左右，可分为长波紫外线UVA(400～320nm)、中波紫外线UVB(320～280nm)和短波紫外线UVC(280～200nm)三段。UVC被臭氧层阻挡吸收，不能到达地面，能到达地面的只有UVA和UVB。近年来，人们越来越多的发现紫外辐射的危害。紫外线的过量照射，可以导致皮肤癌。在热衷日光浴的美国，皮肤癌的发病率是前列腺癌、乳腺癌、肺癌和胰腺癌的总和。此外，紫外线能使塑料、合成树脂、橡胶和有机玻璃中的高分子链降解，导致材料老化；也能使油漆涂料的耐候性变差，使其易粉化、易开裂，甚至脱落；甚至纸张的变黄、变脆等也均与紫外线有关。

为了保护人类皮肤和各种材料不受紫外线辐射的侵害，人们积极寻找各种紫外屏蔽剂。紫外屏蔽剂按有效成分可分为有机类和无机类两大类。有机类紫外线吸收剂，如苯并唑类、苯甲酮类化合物等，由于与有机高分子材料相容性好，曾被光泛应用到日用化妆品、纺织品、橡胶、塑料等领域，但是有机类紫外线吸收剂存在屏蔽紫外线的波长较短、光稳定性差、存在一定程度的毒性等缺点。近年来，无机纳米粉体的抗紫外线功能备受关注，已成为当前研究的热点，主要原因在于无机纳米紫外线屏蔽剂稳定性强、无毒、紫外屏蔽性能强，且可见光可透过。

目前可作为紫外屏蔽剂的无机纳米粉体有纳米TiO₂、纳米ZnO、纳米CeO₂、纳米Al₂O₃、纳米MgO等，其中应用较多的是纳米TiO₂、纳米ZnO。但是，纳米TiO₂和纳米ZnO对有机材料具有很强的光催化降解作用，添加到有机材料中常常引起材料的降解，一般采用表面包覆无定形硅或氧化硅的办法降低他们的光催化活性，但包覆后对紫外线的吸收和可见光的透过影响较大。因此，纳米TiO₂和纳米ZnO在紫外屏蔽材料方面的应用受到了极大的限制。大量研究表明，纳米CeO₂对紫外线具有很好的吸收作用，而且它对有机材料的光催化降解活性远低于纳米TiO₂、纳米ZnO，因此，纳米CeO₂被认为是纳米TiO₂、纳米ZnO的替代品，在紫外屏蔽材料领域具有潜在的应用价值。紫外屏蔽剂一般要求具有较高的紫外吸收性能和可见光透过率，氧化催化活性和光催化活性低，颜色为浅色。