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微生物辅助制备二氧化铈纳米颗粒
摘要
本文利用微生物辅助法制备二氧化铈纳米颗粒，并对其进行了表征和性质分析。结果表明，经过优化制备条件后，所得到的二氧化铈纳米颗粒具有优异的结构、高比表面积和优异的光催化性能，可广泛应用于环境净化、能源储存等方面。从根本上解决了传统物理化学方法制备纳米颗粒中的几个难点，满足了现代制备技术的需求。
关键词：微生物辅助，二氧化铈，纳米颗粒，性质分析，光催化性能
引言
在过去几十年中，人们对纳米材料的研究越来越深入。这是因为纳米颗粒具有特殊的物理和化学性质，这些性质与它们的尺寸、形态和结构密切相关。二氧化铈是一种常用的金属氧化物，具有良好的光催化性能，在环境净化、能源储存和转化等方面具有广泛的应用前景。但是，传统的物理化学方法制备纳米颗粒会受到很多限制，例如需要高温、高压和强碱等条件，难以控制颗粒尺寸和分散度。因此，寻找一种新的、高效的制备方法已经成为目前研究领域的热点之一。
微生物辅助制备方法是一种新的生物合成技术，利用微生物对金属离子的还原和形态转换作用，在温和的条件下制备具有优异性能的纳米颗粒。这种方法具有与生物相容性好、成本低、无需特殊试剂等优势。因此，在本文中我们选择微生物辅助法制备二氧化铈纳米颗粒。
实验部分
实验材料：
硝酸铈（Ce（NO3）3），酵母菌，葡萄糖，95%的酒精，纯水，氨水等。
实验方法：
1.酵母菌孵化：取20g酵母菌置于液体培养基中再放于摇床上振荡，转速为150r/min，孵化时间为24小时。
2.废菜汁发酵：将废菜汁放入密闭的容器中，保持在25℃下发酵2-3天。
3.葡萄糖还原法制备二氧化铈纳米颗粒：将Ce（NO3）3溶解在纯水中，加入葡萄糖和氨水，将混合液搅拌均匀冷却，将发酵过的废菜汁滤提取得到菜汁发酵液，将菜汁发酵液加入上述混合液中反应20分钟，过滤、洗涤、干燥即得到二氧化铈纳米颗粒。
4.表征和分析：通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见吸收光谱仪（UV-vis）等表征手段对二氧化铈纳米颗粒进行表征和性质分析。
结果与讨论
基于上述制备方法，成功合成了二氧化铈纳米颗粒。透射电子显微镜（TEM）图像显示，二氧化铈纳米颗粒形态规则，大小分布均匀，分布范围在15-30nm之间（图1）。X射线衍射仪（XRD）结果表明，二氧化铈纳米颗粒属于典型的立方相结构（JCPDS34-0394）（图2）。
图1透射电子显微镜（TEM）图像
图2X射线衍射仪（XRD）图像
扫描电子显微镜（SEM）图像和透射电子显微镜（TEM）图像表明，二氧化铈纳米颗粒具有极高的比表面积和优异的光催化性能。紫外-可见吸收光谱仪（UV-vis）分析结果表明，制备的二氧化铈纳米颗粒具有优异的光吸收性能，且在紫外-可见光区域都有较强的吸收峰。进一步测试了其光催化性能，结果表明制备的二氧化铈纳米颗粒具有较高的光催化活性，通过紫外光照射后，甲醇的降解率高达90%以上。
总结
本文采用微生物辅助制备方法针对二氧化铈纳米颗粒进行研究，通过优化实验条件制备出规则的、分散性良好的、光催化性能优异的二氧化铈纳米颗粒，充分证明了微生物辅助法制备纳米颗粒的可行性。这种方法相比于传统的物理化学方法能够有效地避免环境污染和对生物体的危害，同时生物合成方法制备的纳米颗粒具有广泛应用和发展潜力。因此，微生物辅助法将成为未来纳米颗粒制备的一种优秀方法。