原子层沉积调控二氧化铈纳米颗粒紫外吸收性能及其在健康防护中的应用

本研究通过原子层沉积（ALD）技术在CeO2纳米颗粒表面构建Al2O3和ZnO纳米薄膜，成功实现紫外吸收带蓝移（3.39 eV）和红移（3.21 eV）的精准调控，为开发高性能无机紫外屏蔽材料（UV-blocking materials）提供气相制备新策略，推动稀土资源在高附加值健康防护领域的应用。

　　

Section snippets

Set-up of FBR-ALD

本工作使用的颗粒原子层沉积系统基于自制流化床反应器（Fluidized Bed Reactor, FBR），控制柜由江苏微纳科技有限公司提供。图1展示了FBR-ALD系统的示意图。反应容器采用316L不锈钢制造，内径22 mm，入口处装有可拆卸的10–20 μm多孔钢分布板用于支撑颗粒并实现气体均匀分布。

Amorphous Al₂O₃ coating

通过在CeO₂纳米颗粒上实施不同循环次数的Al₂O₃ ALD沉积（0、5、10和20循环），图3显示原始与ALD包覆的CeO₂纳米颗粒呈现几乎一致的XRD图谱。衍射峰（2θ）位于28.33°、32.95°、47.39°、56.25°、59.04°、69.31°、76.64°、78.94°和88.36°，分别对应立方相CeO₂（PDF#34-0394）的晶面（1 1 1）、（2 0 0）、（2 2 0）、（3 1 1）、（2 2 2）、（4 0 0）、（3 3 1）、（4 2 0）和（4 2 2）。未检测到Al₂O₃结晶峰，表明沉积的Al₂O₃层为非晶态结构。

Conclusions

总之，利用自定义流化床反应器通过原子层沉积技术在CeO₂纳米颗粒上成功沉积纳米级Al₂O₃和ZnO薄膜。随着ALD循环次数增加，包覆后的CeO₂纳米颗粒颜色从浅黄色逐渐变为浅灰色。经验证，形成CeO₂@Al₂O₃核壳结构的Al₂O₃纳米薄膜为非晶态且富含氧空位，而ZnO纳米薄膜为结晶态并在CeO₂界面处形成异质结构。