本文關(guān)鍵詞：萘降解細菌對石墨材料氧化作用的研究

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【摘要】：如今,化學(xué)方法氧化石墨是制備氧化石墨的常用手段,但該方法存在著若干缺點。首先,化學(xué)氧化方法普遍要使用大量的強氧化劑在濃酸條件下反應(yīng),這造成了石墨烯晶面的缺陷,并提高了成本并引起環(huán)境問題；其次,隨著碳材料的廣泛應(yīng)用和量產(chǎn),對廢棄物的處理有著重要意義,碳納米顆粒已被證實對人體健康有著危害。因此亟需一種溫和氧化石墨和降解碳納米材料的方法。在本文中,我們以石墨礦土樣為源,分離出一株對石墨材料有氧化能力的菌株,該菌可以以萘為唯一碳源生長,經(jīng)初步鑒定,該菌屬于假單胞菌屬,這類細菌經(jīng)常被用于降解有機污染物。石墨、石墨烯和氧化石墨烯被分別與細菌在有氧條件下混合培養(yǎng)14天,這些材料均出現(xiàn)了不同的氧化或降解的跡象。石墨與細菌混合培養(yǎng)后,顆粒表面被不均勻氧化,即樣品不同位置的氧化程度不一,部分區(qū)域只經(jīng)受了微弱的氧化或沒有變化,部分區(qū)域被嚴重氧化并引起片層的剝離。相比于石墨,還原氧化石墨烯(RGO)有更高的比表面積和更多的缺陷,因此RGO經(jīng)細菌處理后則呈現(xiàn)出更高的氧化程度,其氧含量達到了24 mmo1%。細菌處理后,氧化石墨烯(GO)片層孔洞明顯增多、尺寸減小、含氧量下降。因此可推測,經(jīng)細菌處理后,片層的部分區(qū)域轉(zhuǎn)換為可溶性碎片從片層離去,形成了孔洞,同時含氧官能團的損失造成了GO氧含量的減少。本文中,作者亦對細菌氧化的機理也進行了初步探索,通過電化學(xué)實驗研究細菌氧化的電子傳遞。實驗證明,只有細菌和石墨材料接觸才能發(fā)生電子傳遞,并且,在細菌氧化反應(yīng)中,氧氣并非直接被加入到石墨材料中,菌液中很可能存在中介物質(zhì)起到氧化劑的作用。石墨的氧化需要細菌細胞和材料的有效接觸,因此,從石墨剝離的片層的受到細胞大小的限制,導(dǎo)致了片層多數(shù)在1μm以內(nèi),同電鏡結(jié)果一致。綜上,本研究從石墨礦分離得到的萘降解細菌對石墨等碳材料具有一定的氧化能力,提供了溫和氧化石墨以及降解石墨納米材料的新思路和方法。
【關(guān)鍵詞】：萘降解細菌 氧化 石墨烯 石墨 降解
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 石墨材料簡介9-12
• 1.1.1 石墨烯性質(zhì)9
• 1.1.2 石墨烯制備方法9-10
• 1.1.3 氧化還原法制備石墨烯10-12
• 1.2 細菌氧化石墨材料的必要性12-14
• 1.3 細菌氧化石墨材料的可能性14-17
• 1.3.1 細菌降解多環(huán)芳烴概述14-16
• 1.3.2 生物降解石墨材料概述16-17
• 1.4 本論文的研究目的、內(nèi)容和意義17-19
• 2 石墨氧化細菌的篩選、分離和鑒定19-31
• 2.1 前言19
• 2.2 材料與儀器19-21
• 2.3 采樣21-22
• 2.4 篩選22-24
• 2.4.1 實驗方法23
• 2.4.2 實驗結(jié)果與討論23-24
• 2.5 對石墨氧化能力初步驗證24-25
• 2.5.1 實驗方法24
• 2.5.2 實驗結(jié)果與討論24-25
• 2.6 分離25-27
• 2.6.1 實驗方法25-26
• 2.6.2 實驗結(jié)果與討論26-27
• 2.7 理化性質(zhì)檢測27-30
• 2.7.1 實驗方法27-29
• 2.7.2 實驗結(jié)果與討論29-30
• 2.8 本章小結(jié)30-31
• 3 萘降解細菌對石墨材料的作用31-45
• 3.1 材料與儀器31
• 3.2 實驗方法31-33
• 3.2.1 細菌處理石墨材料的制備31-32
• 3.2.2 樣品表征32-33
• 3.3 實驗結(jié)果與討論33-44
• 3.3.1 細菌氧化石墨33-38
• 3.3.2 細菌氧化石墨烯38-41
• 3.3.3 細菌降解氧化石墨烯41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 細菌氧化石墨材料的機理研究45-58
• 4.0 材料與儀器45
• 4.1 電子傳遞實驗45-49
• 4.1.1 實驗方法45-47
• 4.1.2 實驗結(jié)果與討論47-49
• 4.2 細菌氧化石墨機理探索49-53
• 4.2.1 實驗方法49
• 4.2.2 實驗結(jié)果與討論49-53
• 4.3 細菌降解氧化石墨烯機理探索53-56
• 4.3.1 實驗方法53
• 4.3.2 實驗結(jié)果與討論53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 5 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58
• 5.2 本文創(chuàng)新點58-59
• 5.3 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-71
• 附錄71

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本文編號：1018377