本文選題：硫酸鹽還原菌　切入點(diǎn)：CdS納米粒子　出處：《中北大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：硫化鎘（CdS）是一種寬禁帶半導(dǎo)體納米材料，由于其特殊的催化性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)獲得普遍的應(yīng)用，它的合成與應(yīng)用已經(jīng)成為現(xiàn)今納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中備受關(guān)注的焦點(diǎn)。相對(duì)于常規(guī)的物理法和化學(xué)法，近年來(lái)出現(xiàn)的微生物法越來(lái)越受到關(guān)注和重視。由于在常溫常壓下其生物轉(zhuǎn)化過(guò)程能夠順利進(jìn)行，所以采用微生物法和成納米材料具有許多優(yōu)點(diǎn)，如較低的能源消耗、較低的環(huán)境污染、可以充分利用生物資源，繼而獲得穩(wěn)定性較高的納米顆粒。故微生物法制備硫化物納米材料成為具有發(fā)展前景的新方法。 本文利用硫酸鹽還原菌建立了生物合成納米CdS的途徑，Cd2+可以直接和硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的硫化物反應(yīng)生成納米CdS顆粒。 研究結(jié)果表明： （1）通過(guò)測(cè)定菌株的生長(zhǎng)曲線(xiàn)，可知36小時(shí)為硫酸鹽還原菌的最佳培養(yǎng)期，采用LSD法在α=0.05水平進(jìn)行計(jì)算，Cd2+對(duì)硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)的安全濃度為170mg L-1。確定了硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)和對(duì)Cd2+轉(zhuǎn)化的最佳條件如下：pH為7，溫度為30℃，厭氧黑暗，接種量為10%，Cd2+的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98.76％。Cd2+初始濃度為25、40、50、100、170mg L-1時(shí)，硫酸鹽還原菌對(duì)Cd2+的轉(zhuǎn)化符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，半衰期分別為24h、27h、28h、29h、30h，轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)方程分別為：C=31.566e-0.029t、C=47.631e-0.026t、C=58.987e-0.025t、C=109.35e-0.024t、C=183.57e-0.023t。 （2）考察不同初始pH、反應(yīng)溫度和接種量對(duì)CdS納米顆粒的影響，利用XRD、SEM、HRTEM和EDS表征分析，證明了所獲得的產(chǎn)物為分布均勻的納米CdS粒子。不同pH值下制備的CdS晶體具有相同的結(jié)構(gòu)和形狀，顆粒粒徑隨pH的增加而增大，但在pH5時(shí)，無(wú)CdS納米顆粒生成，pH6時(shí)，納米CdS的粒徑最��；不同溫度下制備的CdS晶體的粒徑隨溫度的升高而增大；而接種量的變化對(duì)產(chǎn)物的粒徑影響不大。上述條件下的產(chǎn)物的粒徑在5～10nm之間。 （3）通過(guò)測(cè)定硫酸鹽還原菌在不同pH值、溫度、接種量的條件下產(chǎn)生亞硫酸鹽酶、APS還原酶酶活力的影響分析表明，，產(chǎn)酶的最佳條件為：pH為7，溫度為30℃，厭氧黑暗，接種量為10%。產(chǎn)酶的高峰期為36h。在硫酸鹽還原菌菌體細(xì)胞內(nèi)，Cd在不同部位的分布，結(jié)果表明菌體對(duì)Cd2+的轉(zhuǎn)化主要集中于細(xì)胞膜上。菌體細(xì)胞通過(guò)透射電子顯微鏡的分析觀察，可知培養(yǎng)在含鎘培養(yǎng)基中的菌體細(xì)胞內(nèi)包含許多密集的高電子微粒，生長(zhǎng)在無(wú)Cd2+的空白對(duì)照樣中的菌體細(xì)胞未有這些顆粒物質(zhì)出現(xiàn)，利用HRTEM和能譜對(duì)顆粒物分析，可知該物質(zhì)為納米CdS顆粒。 （4）不同pH值條件下合成的納米CdS會(huì)影響甲基橙的降解率，實(shí)驗(yàn)表明：其中粒徑最小的pH6合成產(chǎn)物光催化降解甲基橙的效果最好，240min后降解率達(dá)98.8%；不同溫度條件下制備的納米CdS也會(huì)影響催化劑甲基橙的降解率，15℃制備的顆粒較小的樣品在240min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)就能夠達(dá)到93％以上的降解率；不同接種量條件下制備的納米CdS則與甲基橙的降解率無(wú)關(guān)。 （5）通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行UV-vis表征，發(fā)現(xiàn)不同pH值、溫度、接種量條件下合成的納米CdS的吸收峰相對(duì)塊體材料都發(fā)生了藍(lán)移，這是量子限域效應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)果；對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行PL表征，譜圖中均存在兩個(gè)發(fā)射峰，其中一個(gè)處于398nm處的帶隙發(fā)射峰，是由電子-空穴對(duì)復(fù)合引起的；另一個(gè)發(fā)射峰位于422nm，屬于表面態(tài)發(fā)射峰，是由表面結(jié)構(gòu)缺的陷激發(fā)的。熒光光譜顯示出不同條件下制備的CdS納米顆粒具有較強(qiáng)的熒光強(qiáng)度，因而具有很好的發(fā)光性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ132.44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1574682