文献综述
文 献 综 述1.1纳米硫铁的简介纳米硫铁是一种新型的纳米材料,粒径在 100 nm 以内,具有催化、吸附、导电等性能,作为光催化材料、吸附剂、电极材料等被广泛应用于能源、环保等领域。
在缺氧环境中,铁还原菌和硫酸盐还原菌等微生物通过代谢作用将硫铁矿还原成纳米硫铁,这些纳米硫铁的存在促进了自然界中的氧化还原反应,有助于地下水中的污染物去除。
1.2纳米硫铁的合成方式目前,人工合成纳米硫铁的方法主要有物理法、化学法和生物法。
物理法主要有高能机械研磨法,将Fe与S或FeS2与Fe的混合粉末机械研磨10 h左右或更长的时间可制得FeS 纳米粉末; 化学法主要有水热合成法、共沉淀法等,其原理是在加热或有沉淀剂存在的条件下,Fe2 和S2- 可在溶液中反应生成FeS。
化学法合成纳米硫铁产量少,成本高,所得产物形状不规则且容易聚集; 生物法利用微生物的代谢过程合成纳米硫铁,操作简单,成本低廉,合成条件温和,所得纳米硫铁分散性良好,可均匀附着在微生物表面,近年来已被广泛研究。
根据已有报道,生物合成的纳米硫铁主要成分为FeS。
FeS普遍存在于自然水体、沉积物和土壤等缺氧环境中,可作为某些微生物生长的能源,加强微生物代谢。
FeS同时含有Fe( II) 和S( -II) 两种还原成分,因此纳米 FeS 具有很强的还原活性、催化活性和吸附性能,其与微生物协同可对卤代有机污染物进行高效脱卤降解。
1.3纳米硫铁的生物合成合成纳米硫铁的微生物主要有希瓦氏菌(Shewanella) ,SRB,地杆菌(Geobacter) 等,希瓦氏菌是一种常见产电菌,在MFC阳极加入铁源和硫源的情况下可以将 Fe3 和S 2 还原成Fe2 和S2-,在细胞膜表面形成纳米级FeS;硫酸盐还原菌在厌氧条件下可利用分解有机碳源产生的氢,将SO42-还原成H2S,然后与Fe2 生成纳米FeS。
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