硫化物半導(dǎo)體納米材料的微生物合成及其在環(huán)境中的應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體納米材料由于其表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等使得其在電子學(xué)、光學(xué)、催化、陶瓷學(xué)、磁介質(zhì)、納米復(fù)合材料、污染物降解、以及環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價(jià)值而引起人們的廣泛關(guān)注。生物合成納米材料由于其成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)受到許多研究者的關(guān)注。Shewanella是一種重要的異化金屬還原菌，其具有特殊厭氧呼吸能力。因此，利用Shewanella在厭氧條件下對重金屬離子Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)進(jìn)行納米資源化并回收利用

2、，這對環(huán)境修復(fù)具有重要的理論實(shí)際意義。本論文利用金屬還原菌Shewanella成功合成了中空棒狀結(jié)構(gòu)的CuS、球形的ZnS和CdS納米材料，對其物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征，并且對其在環(huán)境中的應(yīng)用潛力進(jìn)行了測試。并將具有可見光響應(yīng)的CdS納米材料與Shewanella聯(lián)用，構(gòu)建了一種新型的納米材料光電還原降解體系(NRDS)。探討NRDS在厭氧條件下對臺盼藍(lán)的降解及機(jī)理，闡明NRDS對臺盼藍(lán)的降解屬于一種光還原反應(yīng)。主要研究內(nèi)容有:
　

3、　1.利用異化還原細(xì)菌S.oneidensis MR-1合成了由單個(gè)針狀結(jié)構(gòu)自組裝而成的中空棒狀納米CuS。利用XRD、SEM-EDS、TEM等技術(shù)手段對其進(jìn)行了晶型、表面形貌以及形成過程的分析，并通過對Cr(Ⅵ)的去除研究了其吸附能力，結(jié)果表面中空棒狀納米CuS對Cr(Ⅵ)具有很強(qiáng)的吸附性能。
　　2.利用異化還原細(xì)菌S.oneidensis MR-1進(jìn)行ZnS納米顆粒的生物合成。通過XRD、TEM、HRTEM、EDAX和FES

4、EM等表征手段確定了ZnS納米顆粒的形成、表面形態(tài)、純度及結(jié)晶性。除此之外，評估了ZnS納米顆粒在紫外光照射下的光催化活性。結(jié)果表明利用異化還原細(xì)菌S.oneidensis MR-1生物合成的ZnS納米顆粒對羅丹明B具有很高的催化活性。降解機(jī)理研究表明，材料受激發(fā)所產(chǎn)生的空穴在降解過程中起著主要作用。
　　3.利用異化還原細(xì)菌S.oneidensis MR-1合成CdS納米顆粒。XRD和EDS分析表明，通過S.oneidensis

5、 MR-1成功首次成功合成了CdS納米晶。TEM和SEM表征發(fā)現(xiàn)生物合成的CdS納米顆粒是團(tuán)聚在細(xì)胞外、平均粒徑大小在7±1.8nm的球形納米顆粒，本文闡釋了S.oneidensis MR-1合成CdS納米材料的合成機(jī)理。并評估了樣品在可見光照射下對有機(jī)污染物羅丹明B的光催化活性測試，表明S.oneidensis MR-1合成的CdS對羅丹明B的降解效率達(dá)到了96％以上，并且光催化降解過程符合一級動力學(xué)模型。
　　4.CdS納米材

6、料與S.oneidensis MR-1聯(lián)用構(gòu)建的NRDS對臺盼藍(lán)染料可以高效的還原降解。S.oneidensis MR-1的Mtr電子傳遞通路在降解過程中起著重要作用。通過在NRDS和不含S.oneidensis MR-1的NRDS中添加電子遞質(zhì)核黃素以及空穴或自由基清除劑的實(shí)驗(yàn)，并借助UV-Vis、FTIR等光譜分析檢測手段，闡明NRDS對臺盼藍(lán)的降解機(jī)制，表明NRDS對臺盼藍(lán)的光催化降解屬于還原反應(yīng)。這在有納米材料參與的光催化反應(yīng)中