微生物结构氧化铈的合成及光催化性能研究.pdf

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1、微生物结构氧化铈的合成及光催化性能研究SynthesisandphotocatalyticpropertyofCe02withlIlicrOorganismstructure2014年4月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学

2、位论文作者签名：红虹噜0口f舻年‘月』÷日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文

3、属于不保密口。学位论文作者签名：痧业皓沙，fo年∥月J；日指导教师签名：即f≯年江苏大学硕士学位论文摘要随着能源短缺和环境污染问题的加剧，迫切需要寻求一种节能高效环保的方法来解决这一重大问题。室温反应的光催化技术直接以太阳能作为化学反应的驱动力，是一种利用光能进行物质转化的方式，从而成为一种理想的环境友好治理技术和能源再生技术。到目前为止，作为光催化剂的材料已经发现并研究了很多，普遍使用的是TiO：或Ti02基氧化物和一些二元过渡金属氧化物，但他们要么光量子效率较低，难以实现太阳能的充分利用：要么合成较为困难，能耗较高。氧化铈是最具活

4、性的稀土氧化物之一，具有良好的物理和化学性能，在催化、电化学、光化学和材料科学领域有广泛的应用。ceO：的立方萤石型结构及Ce3+／Ce4+变价特性，表现出较高的储氧能力和高的氧活性，赋予了其更为优异的催化性能，广泛用于汽车尾气净化、染料废水催化降解。Ce02材料的物理、化学性能主要取决于其微观结构，而纳米材料的特殊性，使得氧空位数增加，催化活性提高。同时在氧化物半导体材料中掺杂N元素，使其进入氧化铈的晶格，从而使光吸收边发生红移，提高其可见光利用率。仿生合成可以合成形貌可控的无机材料，利用具有精细分级结构的生物体，通过蛋白子、核酸和

5、其他分子等功能“组件”的进一步组装，形成具有特殊功能的分级材料。本文通过仿生法，以微生物硅藻、球菌和霉菌为生物模板，同时又作为氮源掺杂氧化铈，合成有序分级结构的氧化铈材料。以亚甲基蓝染料模拟废水净化处理反应来考察制备的仿生分级多孔氧化铈纳米层、微球和微管材料的催化活性。使用LabsolarH2光解水制氢系统研究微观形貌和掺杂对其光解水制氢效率的影响。采用N2吸脱附仪，在77K下测定样品的吸脱附等温线，通过BET方程计算样品比表面积，用Bm拟合吸附等温线得到样品的孔径分布曲线；并采用SEM、TEM、XRD等手段对样品形貌和晶体结构进行表

6、征。结果表明，得到的仿生材料较好的保留了原模板的形态特征。三种仿生微生物结构氧化铈的合成及光催化性能研究氧化铈材料皆是由10咖以下的面心立方萤石结构的氧化铈晶体颗粒堆积形成，硅藻、微球菌、菌丝模板制备的氧化铈的比表面积分别为：84．6m2／g、95．1m2／g、112．11m2／g。采用ⅫS和EDS对样品表面的元素组分进行定性定量分析，结果表明，生物模板中含有的含氮官能团，易于实现所制备氧化铈材料的生物氮掺杂。研究了生物模板结构对催化剂材料性能的影响，仿菌丝氧化铈的光催化活性最高，对亚甲基蓝的降解率在180min时高达92．5％，光解

7、水产氢量为265lJmo垤，其次是仿细菌氧化铈。关键词：微生物模板，氧化铈，仿生合成，氮掺杂，光催化ⅡABSTRACTWiththeaggravationoftheeneFgycrisis，increasinglyproIllinentoftheenv衲mnentissue，itisanurgentneedtoseekanenergy—saVingande衔cientmethodofwi．thoutcontamimtionoftheenVironmenttosolvetheseInaJorprobleIIls．Photocatal如c

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