CN103536625A - 一种纳米氧化铈复合材料及其制备方法、抗氧化剂 - Google Patents

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本发明涉及一种纳米氧化铈复合材料及其制备方法、抗氧化剂，本发明纳米氧化铈复合材料由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成，粒径均匀、尺度小、活性好，在水中稳定，具有非常优越的抗氧化能力，制备方法产率高，成本低，生产流程短。

Description

一种纳米氧化铈复合材料及其制备方法、抗氧化剂
技术领域：
本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种纳米氧化铈复合材料及其制备方法、抗氧化剂。
技术背景：
氧化反应是生命延续的关键过程，但是同时它也是人类产生疾病的罪魁祸首之一。自由基或氧化剂会将细胞和组织分解，影响代谢功能，并会引起不同的健康问题。正常情况下，细胞能抵抗这些自由基带来的伤害，但是由于饮食不健康，日晒、压力、环境污染等问题的出现，细胞自身的保护显得非常有限。如果能够消除过多的氧化自由基，对于许多自由基引起的及老化相关疾病都能够预防。例如常见的癌症、动脉硬化、糖尿病、白内障、心血管病、老年痴呆、关节炎等，这些疾病都被认为与自由基相关。所以它需要吸收一些额外的抗氧化剂，防止细胞快速衰老或者被杀死。研究证明，人体的抗氧化***是一个可与免疫***相比拟的、具有完善和复杂功能的***，机体抗氧化的能力越强，就越健康，生命也越长。近些年来，随着人们对健康越来越重视，抗氧化剂的研发也越来越引起了广泛的兴趣。
目前抗氧化剂的研究主要集中在有机或者天然的产物，随着纳米科学蓬勃发展，无机纳米材料也逐渐地应用到生物和医疗等领域，例如氧化铈纳米结构由于其三价和四价共存的独特特点被作为抗氧化剂得到快速研究。但是这些材料广泛地应用到医疗上仍然是个巨大的挑战，因为无机物很难分散在生物溶剂中，或者其合成时带有一些有毒成分不能应用于活体细胞，因此合成能与生物介质相结合的纳米抗氧化无机物变得尤为重要。有研究者利用右旋糖苷，聚合物等接枝在纳米氧化铈的表面以帮助其提高在溶剂中的分散性和稳定性，拓展其在抗氧化中的应用。但是这些方法步骤比较繁杂，合成过程很难控制，条件要求苛刻，很难实现工业化；并且由于后期利用分子结合，很大程度上降低了材料本身的抗氧化能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种纳米氧化铈复合材料及其制备方法、抗氧化剂，本发明纳米氧化铈复合材料由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成，粒径均匀、尺度小、活性好，在水中稳定，具有非常优越的抗氧化能力，制备方法产率高，成本低，生产流程短。
本发明采用的技术方案是：
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为50～90nm，宽20～50nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和三价铈盐溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和三价铈盐的物质的量的比为0.1～2：1，所述β-环糊精浓度为0.00125mol/L～0.4mol/L，三价铈盐的浓度为0.0125mol/L～0.2mol/L；所述三价铈盐选自氯化铈，硝酸铈和硫酸铈中的一种或几种；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入碱并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物；所述碱与三价铈盐的物质的量的比为3.75～30：1；所述碱选自氢氧化钠和/或氢氧化钾；
C、将步骤B制得的混合液加热到100-200℃，反应0.5-36小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，干燥，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料；
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。
本发明制备的纳米氧化铈复合材料粒径均匀、尺度小、活性好，在水中稳定，具有非常优越的抗氧化能力；制备方法产率高，成本低，生产流程短，方法简单可控，设备要求不高，适合工业化生产。
附图说明
图1是实施例1制得的纳米氧化铈复合材料的X射线衍射（XRD）图；
图2是实施例1制得的纳米氧化铈复合材料的扫描电子显微（SEM）照片；
图3是实施例1制得的纳米氧化铈复合材料的透射电子显微（TEM）照片；
图4是实施例1制得的纳米氧化铈复合材料抗双氧水氧化的紫外透光率测试图，
图中a为纳米氧化铈复合材料与水的混合液的透光率曲线；b为纳米氧化铈复合材料与水的混合液加双氧水后即时测得的透光率曲线；c为纳米氧化铈复合材料与水的混合液加双氧水放置5天后测得的透光率曲线；d为纳米氧化铈复合材料与水的混合液加双氧水放置20天后测得的透光率曲线；
图5是实施例2制得的纳米氧化铈复合材料的扫描电子显微（SEM）照片；
图6是实施例3制得的纳米氧化铈复合材料的扫描电子显微（SEM）照片；
图7是实施例4制得的纳米氧化铈复合材料的扫描电子显微（SEM）照片；
图8是实施例5制得的纳米氧化铈复合材料的扫描电子显微（SEM）照片。
具体实施方式
实施例1
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为60-80nm，宽20-30nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和硝酸铈溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和硝酸铈的物质的量的比为1：1，所述β-环糊精浓度为0.1mol/L，硝酸铈的浓度为0.1mol/L；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入氢氧化钠并充分搅拌；所述氢氧化钠与硝酸铈的物质的量的比为15：1；
C、将步骤B制得的混合液加热到120℃，反应3小时，得到沉淀物，将沉淀物冷却、过滤、水洗至中性，60℃真空干燥12h得到浅黄色产物，即制得纳米氧化铈复合材料。
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。
将制得的纳米氧化铈复合材料按10g/L的浓度分散在水中，室温下静置一个月后观察，纳米氧化铈复合材料仍均匀的分散在水中，说明其与水的混合液稳定性非常好，具有较好的水溶性。
将制备的复合材料进行抗氧化能力测试：将复合材料按10g/L的浓度分散在水中，取4份各3mL复合材料与水的混合液，用紫外-可见分光光度计测试其中一份混合液的透光率；然后向其余3份混合液各加入30%的双氧水一滴，测试其中一份混合液的透光率；然后将剩余2份混合液分别放置5天、20天后测试透光度，测试结果见图4，由图中可以看出，纳米氧化铈复合材料在水溶液中具有很好的抗氧化能力，图中a与d基本重合，说明循环性非常好。
实施例2
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为70-80nm，宽20-30nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和氯化铈溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和氯化铈的物质的量的比为0.5：1，所述β-环糊精浓度为0.1mol/L，氯化铈的浓度为0.2mol/L；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入氢氧化钾并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物；所述氢氧化钾与氯化铈的物质的量的比为5：1；
C、将步骤B制得的混合液加热到180℃，反应0.5小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，60℃真空干燥12h，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料；
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。
实施例3
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为70-90nm，宽30-50nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和硝酸铈溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和硝酸铈的物质的量的比为2：1，所述β-环糊精浓度为0.025mol/L，硝酸铈的浓度为0.0125mol/L；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入氢氧化钠并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物；所述氢氧化钠与硝酸铈的物质的量的比为3.75：1；
C、将步骤B制得的混合液加热到150℃，反应20小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，60℃真空干燥12h，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料；
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。
实施例4
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为60-90nm，宽20-30nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和硫酸铈溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和硫酸铈的物质的量的比为0.1：1，所述β-环糊精浓度为0.002mol/L，硫酸铈的浓度为0.02mol/L；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入氢氧化钠并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物；所述氢氧化钠与硫酸铈的物质的量的比为30：1；
C、将步骤B制得的混合液加热到100℃，反应36小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，60℃真空干燥12h，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料；
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。
实施例5
一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成；所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为60-80nm，宽30-50nm。
一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括：
A、将β-环糊精和硝酸铈溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和硝酸铈的物质的量的比为2：1，所述β-环糊精浓度为0.4mol/L，硝酸铈的浓度为0.2mol/L；
B、向步骤A制得的混合溶液中加入氢氧化钠并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物；所述氢氧化钠与硝酸铈的物质的量的比为10：1；
C、将步骤B制得的混合液加热到200℃，反应12小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，60℃真空干燥12h，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料；
一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。

Claims (8)

1.一种纳米氧化铈复合材料，由β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈构成。 
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述纺锤状多孔结构纳米氧化铈的长为50～90nm，宽20～50nm。 
3.一种纳米氧化铈复合材料的制备方法，步骤包括： 
A、将β-环糊精和三价铈盐溶于水制得混合溶液，混合溶液中β-环糊精和三价铈盐的物质的量的比为0.1～2：1； 
B、向步骤A制得的混合溶液中加入碱并充分搅拌，使得混合溶液产生絮状混合物； 
C、将步骤B制得的混合液加热到100-200℃，反应0.5-36小时，得到沉淀物，将沉淀物过滤并洗涤干净，干燥，即制得β-环糊精接枝的纺锤状多孔结构纳米氧化铈即纳米氧化铈复合材料。 
4.如权利要求3所述的制备方法，所述步骤A中β-环糊精浓度为0.00125mol/L～0.4mol/L，三价铈盐的浓度为0.0125mol/L～0.2mol/L。 
5.如权利要求3所述的制备方法，所述步骤A中三价铈盐选自氯化铈，硝酸铈和硫酸铈中的一种或几种。 
6.如权利要求3所述的制备方法，所述步骤B中碱与三价铈盐的物质的量的比为3.75～30：1。 
7.如权利要求3所述的制备方法，所述步骤B中碱选自氢氧化钠和/或氢氧化钾。 
8.一种抗氧化剂，由纳米氧化铈复合材料制成。 
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