硫酸鹽還原菌合成納米硫化鎘的研究.pdf

1、硫化鎘（CdS）是一種寬禁帶半導體納米材料，由于其特殊的催化性質和光學性質獲得普遍的應用，它的合成與應用已經成為現(xiàn)今納米科學技術領域中備受關注的焦點。相對于常規(guī)的物理法和化學法，近年來出現(xiàn)的微生物法越來越受到關注和重視。由于在常溫常壓下其生物轉化過程能夠順利進行，所以采用微生物法和成納米材料具有許多優(yōu)點，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

2、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生的硫化物反應生成納米CdS顆粒。
　　研究結果表明：
　　（1）通過測定菌株的生長曲線，可知36小時為硫酸鹽還原菌的最佳培養(yǎng)期，采用LSD法在α=0.05水平進行計算，Cd2+對硫酸鹽還原菌生長的安全濃度為170 mg?L-1。確定了硫酸鹽還原菌的生長和對Cd2+轉化的最佳條件如下：pH為7，溫度為30℃，厭氧黑暗，接種量

3、為10％，Cd2+的轉化率可達98.76％。Cd2+初始濃度為25、40、50、100、170 mg?L-1時，硫酸鹽還原菌對Cd2+的轉化符合一級動力學特征，半衰期分別為24h、27h、28h、29h、30h，轉化動力學方程分別為：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、

4、反應溫度和接種量對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晶體具有相同的結構和形狀，顆粒粒徑隨pH的增加而增大，但在pH5時，無CdS納米顆粒生成，pH6時，納米CdS的粒徑最?。徊煌瑴囟认轮苽涞腃dS晶體的粒徑隨溫度的升高而增大；而接種量的變化對產物的粒徑影響不大。上述條件下的產物的粒徑在5～10 nm之間。
　　（3）通過測定硫

5、酸鹽還原菌在不同pH值、溫度、接種量的條件下產生亞硫酸鹽酶、APS還原酶酶活力的影響分析表明，產酶的最佳條件為：pH為7，溫度為30℃，厭氧黑暗，接種量為10%。產酶的高峰期為36 h。在硫酸鹽還原菌菌體細胞內，Cd在不同部位的分布，結果表明菌體對Cd2+的轉化主要集中于細胞膜上。菌體細胞通過透射電子顯微鏡的分析觀察，可知培養(yǎng)在含鎘培養(yǎng)基中的菌體細胞內包含許多密集的高電子微粒，生長在無Cd2+的空白對照樣中的菌體細胞未有這些顆粒物質出現(xiàn)

6、，利用HRTEM和能譜對顆粒物分析，可知該物質為納米CdS顆粒。
　　（4）不同pH值條件下合成的納米CdS會影響甲基橙的降解率，實驗表明：其中粒徑最小的pH6合成產物光催化降解甲基橙的效果最好，240min后降解率達98.8%；不同溫度條件下制備的納米CdS也會影響催化劑甲基橙的降解率，15℃制備的顆粒較小的樣品在240 min的反應時間內就能夠達到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關。