微生物輔助制備二氧化鈰納米顆粒.pdf

1、二氧化鈰(CeO2)是一種高活性的稀有金屬氧化物材料,它不但具有半導(dǎo)體材料優(yōu)異的光電性能,還由于其特殊的儲(chǔ)放氧能力,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。微生物體經(jīng)過(guò)幾千萬(wàn)年的進(jìn)化,具有復(fù)雜的微納結(jié)構(gòu)形貌和取之不盡的豐富資源,因此是人工制造特殊結(jié)構(gòu)納米材料的理想模板。本文采用微生物為模板輔助探索制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒,并分別探討了其成型機(jī)理;研究了各實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)納米CeO2形貌的控制影響;并對(duì)用白葡萄球菌沉淀制得到的多孔陣列CeO2納米顆

2、粒的甲基橙脫色和紫外可見光吸收性能進(jìn)行了表征。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)在以微生物細(xì)菌為模板的輔助實(shí)驗(yàn)中,采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)陽(yáng)性表面活性劑水熱法探索制備了不同形貌CeO2納米顆粒。并對(duì)樣品顆粒進(jìn)行了SEM、XRD和TG表征。結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)獲得的樣品顆粒為納米CeO2是螢石結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明當(dāng)CTAB用量較小(鈰源與CTAB的摩爾比為1:1時(shí)),產(chǎn)物顆粒無(wú)粘結(jié),顆粒感較好。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還證明了隨著反應(yīng)溫度的升高

3、,產(chǎn)物CeO2納米顆粒粒徑增長(zhǎng);隨著反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng),產(chǎn)物CeO2納米顆粒的晶型結(jié)構(gòu)更完善。
　　 (2)仍然以微生物細(xì)菌為模板輔助實(shí)驗(yàn),采用化學(xué)沉淀法制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒。分析了不同微生物細(xì)菌種類、不同沉淀劑和添加劑,還有不同溫度、反應(yīng)時(shí)間等控制參數(shù)對(duì)CeO2納米顆粒形貌結(jié)構(gòu)的影響,并用SEM、TEM、XRD、TG/DSC等手段進(jìn)行了表征分析。其結(jié)果表明:大腸桿菌輔助沉淀制備得到的樣品顆?；揪哂袟U菌形狀。以白色

4、葡萄球菌沉淀法制備得到多孔陣列表面的CeO2納米顆粒。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)HMT沉淀劑比氨水分散性更好;溫度升高和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)可以得到大粒徑顆粒,晶型結(jié)構(gòu)更完善;增長(zhǎng)白葡萄球菌沉淀反應(yīng)時(shí)間可以得到片狀的表面形貌。
　　 (3)對(duì)多孔陣列形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒進(jìn)行甲基橙脫色和紫外可見吸收性能表征。結(jié)果顯示:多孔陣列CeO2納米顆粒提高了甲基橙溶液的催化氧化脫色速率和脫色性能,其脫色率在300min可達(dá)95%。而在紫外可見吸收性能的測(cè)試

5、結(jié)果中發(fā)現(xiàn),多孔陣列CeO2納米顆粒的吸收帶有紅移現(xiàn)象,并在可見光區(qū)表現(xiàn)出具有一定的吸收,顯示出良好的光吸收特性。
　　 (4)以不同微生物水藻為模板輔助化學(xué)沉淀制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒。實(shí)驗(yàn)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了XRD和SEM表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)前期水藻與硝酸鈰培養(yǎng)1-2天較好。以水藻為模板輔助沉淀制備得到的CeO2納米顆粒可以均勻致密地包覆在水藻表面。其中,以螺旋藻為模板輔助得到的CeO2樣品顆粒完全具有螺旋藻的外形結(jié)構(gòu)。