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,它不但具有半導體材料優(yōu)異的光電性能,還由于其特殊的儲放氧能力,具有十分廣闊的應(yīng)用前景。微生物體經(jīng)過幾千萬年的進化,具有復雜的微納結(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理;研究了各實驗參數(shù)對納米CeO2形貌的控制影響;并對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行了表征。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)在以微生物細菌為模板的輔助實驗中,采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)陽性表面活性劑水熱法探索制備了不同形貌CeO2納米顆粒。并對樣品顆粒進行了SEM、XRD和TG表征。結(jié)果表明實驗獲得的樣品顆粒為納米CeO2是螢石結(jié)構(gòu)。實驗結(jié)果還表明當CTAB用量較小(鈰源與CTAB的摩爾比為1:1時),產(chǎn)物顆粒無粘結(jié),顆粒感較好。同時實驗還證明了隨著反應(yīng)溫度的升高

3、,產(chǎn)物CeO2納米顆粒粒徑增長;隨著反應(yīng)時間的增長,產(chǎn)物CeO2納米顆粒的晶型結(jié)構(gòu)更完善。
　　 (2)仍然以微生物細菌為模板輔助實驗,采用化學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菌種類、不同沉淀劑和添加劑,還有不同溫度、反應(yīng)時間等控制參數(shù)對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粒基本具有桿菌形狀。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。實驗還發(fā)現(xiàn)HMT沉淀劑比氨水分散性更好;溫度升高和反應(yīng)時間的延長可以得到大粒徑顆粒,晶型結(jié)構(gòu)更完善;增長白葡萄球菌沉淀反應(yīng)時間可以得到片狀的表面形貌。
　　 (3)對多孔陣列形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒進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95%。而在紫外可見吸收性能的測試

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沉淀制備了不同形貌結(jié)構(gòu)的CeO2納米顆粒。實驗對產(chǎn)物進行了XRD和SEM表征。結(jié)果發(fā)現(xiàn),實驗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)。