介孔白炭黑粉體的微生物催化合成及表征.pdf

1、本文首先對介孔材料、生物礦化技術和微生物仿生合成等學科進行了簡單介紹,在此基礎上對白炭黑材料的研究和應用進行了詳細的綜述,并分析了利用微生物作為模板礦化合成介孔白炭黑粉體材料的可行性,將“酶催化”理論引入到介孔白炭黑材料的合成當中,提出了以天然酵母活體細胞為“微反應器”,利用其自身的生物活性礦化合成介孔白炭黑的新思路。
　　 選用酵母細胞為模板,通過設計正交實驗,選擇不同的合成條件,以合成樣品的BET比表面積和DBP吸油值為優(yōu)化

2、目標參數,選擇最優(yōu)的合成條件。結果表明,當煅燒溫度為550℃,酵母細胞的用量為2％(wt％),水玻璃體積濃度為15％,硫酸濃度為0.15 mol/L,pH值為9時,合成樣品的BET比表面積和DBP吸油值的綜合性能均能達到最佳狀態(tài),以此作為本實驗的最佳工藝條件。之后,對合成的白炭黑材料進行了XRD、TEM、氮氣吸附脫附、紅外光譜等測試分析,并與沒有添加酵母模板的合成樣品進行了對比,測試及對比結果表明,實驗中加入酵母模板后,合成樣品的各項性

3、能均好于空白樣品,通過TEM的形貌分析可以明顯地觀察到介孔的存在,并呈現出無序的蜂窩狀結構,這一結果也通過氮氣吸附脫附測試得以驗證,合成樣品的吸附等溫線顯示樣品為典型的介孔材料,并且滯后環(huán)為H2型,其孔形狀類似于“墨水瓶”,其比表面積為443.18 m2g-1,平均孔徑為6.24 nm。在正交實驗的基礎上通過設計實驗,深入研究了熱處理溫度、水玻璃濃度、pH值等實驗因素對介孔白炭黑的影響情況,結果表明,合成樣品的BET比表面積和DBP吸油

4、值隨著熱處理溫度的升高、水玻璃濃度的變大、pH值的升高呈現先增大后減小的趨勢,這也與正交實驗的結果相吻合,從而進一步證明之前所選擇的最佳工藝條件是合理的。
　　 在成功制備介孔白炭黑粉體的基礎上對其吸附性能和熒光性能進行了研究。通過測定溶液的吸光度,分別計算了介孔白炭黑固定α-淀粉酶的固定化率和吸附亞甲基藍的吸附率,研究表明,經過24h之后α-淀粉酶在介孔白炭黑材料上的固定化率可達到80％以上,經過120 min之后對亞甲基藍的

5、吸附率可達到96％以上,兩者均顯示出白炭黑優(yōu)良的吸附性能；另外,利用熒光分光光度計和熒光顯微鏡對其發(fā)光性能進行了測試,并簡單探討了其發(fā)光機理。
　　 利用熒光顯微鏡對酵母細胞在礦化過程中的超分子自組裝進行了研究,利用高分辨透射電鏡對SiO2與酵母細胞內部的無定形碳等有機物質的結合情況進行分析,并解釋了礦化過程中的晶體成核、生長機理。在此基礎上,利用示意圖的形式對酵母細胞的礦化過程進行了模擬分析,并提出了礦化機理。