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納米二氧化鈰（CeO2）是無機(jī)金屬氧化物的一種，鈰離子通過與氧原子的可逆結(jié)合以及氧空位的存在，在Ce3+和Ce4+之間不斷循環(huán)轉(zhuǎn)換，使其具有氧化還原的雙重特性。由于納米CeO2特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，其在紫外吸收材料領(lǐng)域、催化劑領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注與應(yīng)用。

本期小豐整理了3篇納米CeO2的最新研究進(jìn)展，一起看下吧~

Science BulletinRu

納米顆粒和Cu單原子修飾CeO2光催化C-N偶聯(lián)合成尿素

光催化氮?dú)猓∟2）和二氧化碳（CO2）生產(chǎn)尿素是Bosch-Meiser路線的可持續(xù)且環(huán)保替代方案。然而，如何開發(fā)高效的光催化劑來促進(jìn)C-N偶聯(lián)以合成高產(chǎn)尿素仍是一個重大的挑戰(zhàn)。

2025年1月31日，期刊Science Bulletin報道研究人員提出了一種多位點(diǎn)光催化劑的概念，通過同時改善光生載體分離和反應(yīng)物活化來解決低產(chǎn)率的問題。作為概念的證明，一種定義良好的多位點(diǎn)光催化劑，Ru納米顆粒和Cu單原子修飾的CeO2納米棒（Ru-Cu/CeO2）被開發(fā)出來，用于高效生產(chǎn)尿素。

研究發(fā)現(xiàn)，Ru和Cu位點(diǎn)的結(jié)合不僅對產(chǎn)生高密度的光生電子至關(guān)重要，而且對促進(jìn)N2和CO2的吸附和轉(zhuǎn)化也至關(guān)重要。Ru位點(diǎn)原位形成的局部富氮區(qū)增加了與Cu位點(diǎn)生成的含碳物質(zhì)相遇的可能性，大大促進(jìn)了C-N耦合。

進(jìn)一步的測試結(jié)果顯示，Ru-Cu/CeO2的產(chǎn)率（16.7μmol g-1h-1）顯著高于CeO2（3.6）、Ru/CeO2（7.0）和 Cu/CeO2（5.3），表明Ru和Cu的協(xié)同作用使活性提升360%。Ru-Cu/CeO2光催化劑的尿素產(chǎn)率為16.7μmol g?1h?1，是目前報道的性能最好的光催化劑之一。

實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果表明，Ru和Cu位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了加速的電子動力學(xué)和位置選擇性的N2和CO2轉(zhuǎn)化，顯著降低了關(guān)鍵*NCON中間體形成的能壘。增強(qiáng)的C-N偶聯(lián)過程使Ru-Cu/CeO2成為光催化合成尿素的最佳催化劑之一。

本研究為開發(fā)具有多功能位點(diǎn)的先進(jìn)催化劑，實(shí)現(xiàn)各種光催化應(yīng)用開辟了新的途徑。

文獻(xiàn)名稱：A multi-site Ru-Cu/CeO2 photocatalyst for boosting C-N coupling toward urea synthesis

Journal of Nanobiotechnology

細(xì)胞外囊泡負(fù)載二氧化鈰納米顆粒緩解DON致肝損傷的分子機(jī)制

脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)，是糧食儲存和加工過程中由鐮刀菌屬產(chǎn)生的一種高穩(wěn)定性毒素。DON進(jìn)入體內(nèi)后會導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷。傳統(tǒng)抗氧化物質(zhì)(如維生素C、白藜蘆醇、姜黃素等)雖然具有一定的緩解作用，但普遍存在靶向性不足、代謝過快等缺陷，難以實(shí)現(xiàn)長效肝臟保護(hù)作用。

2025年3月17日，期刊Journal of Nanobiotechnology報道研究人員利用膜擠壓法將二氧化鈰納米顆粒封裝入骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體（BMSC-exos），構(gòu)建BMSC-exos@CeO2納米復(fù)合物。

測試結(jié)果顯示，BMSC exos@CeO2顯示出低細(xì)胞毒性、增強(qiáng)抗氧化活性，并減少DON條件下Hepa1-6細(xì)胞的炎癥。在體內(nèi)研究中，通過ICP-MS檢測發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物在肝臟的滯留時間可長達(dá)72h以上，還可以防止抗氧化劑耗竭并抑制肝臟炎癥，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)抗氧化劑。

研究人員進(jìn)一步通過整合氧化脂質(zhì)組學(xué)、蛋白組學(xué)及代謝組學(xué)等多組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)BMSC-exos@CeO2能夠通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)控元件AMPK，有效抑制JAK1/STAT3脂質(zhì)過氧化信號通路，從而阻斷氧化應(yīng)激的級聯(lián)反應(yīng)，顯著減輕DON誘導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷。

這項(xiàng)研究不僅深入揭示了DON致肝損傷的分子機(jī)制，更重要的是開發(fā)了一種基于外泌體-納米協(xié)同作用的新型解毒策略，為食品安全防護(hù)和靶向解毒治療提供了新的的解決方案，具有重要的科學(xué)意義和臨床應(yīng)用前景。

文章名稱：Protective effects of bone marrow mesenchymal stem cell-derived exosomes loaded cerium dioxide nanoparticle against deoxynivalenol-induced liver damage

Small

基于CeO2/In2O3納米復(fù)合材料的耐濕化學(xué)電阻，用于甲醛的選擇性檢測

甲醛是最危險的室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物之一，即使是低水平的暴露也會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，包括腦腫瘤、癌癥、慢性呼吸系統(tǒng)問題和其他疾病。因此，有效檢測ppb水平和低溫下的甲醛至關(guān)重要。

2025年4月4日，期刊Small報道研究人員通過二氧化鈰/氧化銦（CeO2/In2O3）納米復(fù)合材料開發(fā)了一種室溫操作的甲醛化學(xué)電阻，可用于甲醛的選擇性檢測。

在該項(xiàng)工作中，研究人員使用水熱法在In2O3納米立方體上制備CeO2納米球，合成了CeO2/In2O3納米復(fù)合材料。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了CeO2/In2O3的傳感能力，使其能夠檢測1-50ppm范圍內(nèi)的甲醛，并獲得了0.157ppm的檢測限。

此外，該傳感器在室溫下對50ppm甲醛的最佳靈敏度響應(yīng)可達(dá)175.05，并對各種其他物質(zhì)表現(xiàn)出響應(yīng)性，例如甲醇、乙醇、苯胺、苯、甲苯、丙酮和氨。

該項(xiàng)工作中制備的CeO2/In2O3傳感器表現(xiàn)出良好的選擇性、靈敏度、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)/恢復(fù)時間和對濕度的適應(yīng)性，對開發(fā)甲醛及其他氣體的檢測提供了參考。

文獻(xiàn)名稱：Humidity-Resistant CeO2/In2O3 Nanocomposite-Based Chemiresistor for Selective Detection of Formaldehyde

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介孔二氧化鈰納米顆粒

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二氧化鈰包金納米顆粒

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顆粒直徑：15-30 nm

成分：二氧化鈰包金納米顆粒，超純水

電位：14 mV