張昔玉 葛圣松 邵謙 劉玫 劉青云

(山東科技大學化學與環(huán)境工程學院，青島266590)

酵母菌模板法制備CeO2空心微球及其光催化性能

張昔玉 葛圣松＊邵謙 劉玫 劉青云

(山東科技大學化學與環(huán)境工程學院，青島266590)

以酵母菌為生物模板輔助沉淀法制備了CeO2空心微球。采用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和氮氣吸附-脫附等對樣品進行了表征，結(jié)果表明，在600℃煅燒后得到了CeO2空心微球，其形態(tài)與酵母菌一致為橢球體，球殼是由大小約為25 nm的CeO2納米顆粒組成，比表面積為22 m2· g-1，遠大于未用模板制備的CeO2微粒的比表面積。通過紫外-可見漫反射測定，得到CeO2空心微球的禁帶寬度為3.03 eV，相比于相同條件下合成的無模板CeO2禁帶寬度(3.42 eV)明顯減小。室溫下用模擬太陽光照射降解酸性橙7(AO 7)對樣品的光催化性能進行了測試，結(jié)果表明，在照射120 min之后降解率能達到96%以上，降解效果明顯高于未使用模板的CeO2微粒。對CeO2空心微球的形成機理進行了分析。

空心微球；CeO2；酵母菌；生物模板；光催化劑

CeO2由于其磁[1-2]、光學[3-4]、高介電常數(shù)[5]等性能和廣泛的應用引起了較高的關(guān)注，鈰的4f軌道中孤對電子的存在是產(chǎn)生這些性能的主要因素[6-7]。研究表明，CeO2可以廣泛的應用于傳感器[8]、催化劑[9-10]、拋光材料[11-12]、紫外屏蔽材料[13-15]以及光催化等。因此，如納米粒[16]、微球[17]、納米棒[18]、納米纖維[19]、空心微球[20-21]、空心納米立方體[22]、花狀[23]及帚型[24]等具有不同結(jié)構(gòu)及性能的CeO2已經(jīng)被合成。

染料污染物是目前導致水污染的主要污染物之一，發(fā)展高效消除水環(huán)境中有害污染物方法成為最活躍的研究領(lǐng)域之一，許多物質(zhì)被研究探索并用于光催化劑分解水中染料。近年來，CeO2作為光催化材料在污染物降解中也被引起研究者的關(guān)注。Umar等[8]采用溶液法制備了片狀CeO2納米材料，在紫外光激發(fā)下催化降解直接紅23染料，并研究了基于該納米片的苯二酚化學傳感器的靈敏性。Zhang等[25]通過水熱法合成單分散CeO2納米立方體，在合成過程中發(fā)現(xiàn)油酸對CeO2的成核生長起到主導作用，并在紫外光照射下通過降解羅丹明B對其光催化性能進行分析，光照2 h后其降解率達30%。Khan等[26]采用水熱法合成了平均直徑約為(12±10)nm的CeO2粒子，并在汞燈光源下通過催化吖啶橙研究了其光催化性能，光照在170 min之后的降解率約為45.8%。

目前，已報道的CeO2的合成方法主要有固態(tài)化學法[27]、水熱法[16,25]、溶劑熱法[28]、溶膠-凝膠法[29-30]以及模板法[31]等。其中，模板法由于能控制被合成物的大小和形貌且合成條件溫和而受到研究者的青睞，已報道所用的模板有聚苯乙烯[32]、Cu2O[33-34]和碳球[35]等，但這些模板的合成及去除需要較為嚴格的條件控制，若采用生物模板則可以有效地解決這一問題。如采用酵母菌為模板，具有環(huán)境友好、易得、經(jīng)濟、安全等優(yōu)點，且酵母菌細胞壁中蛋白質(zhì)、甘露聚糖和葡聚糖等有機物含有的羥基、羰基和酰胺等官能團為產(chǎn)物在其表面的生長提供了附著位，目前利用酵母菌為模板已成功合成了TiO2，AlPO4，Al2O3，ZrO2等[36-39]物質(zhì)，說明以酵母菌為模板制備空心結(jié)構(gòu)材料是可行的。但以酵母菌為模板合成CeO2空心微球，并將其應用于光催化降解有機染料卻未見報道。

本文以酵母菌為模板，結(jié)合沉淀法，在室溫下制備出了比表面積高、熱穩(wěn)定性好的CeO2空心微球，并以有機染料中的酸性橙7(AO 7)模擬有機染料廢水，研究CeO2空心微球?qū)τ袡C染料的光催化降解性能，結(jié)果顯示出了高的太陽光光催化降解性能，在染料污染物處理中有較好的潛在應用前景。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

酵母菌(安琪酵母有限公司)；硫酸高鈰(Ce(SO4)2·4H2O，AR，天津致遠化學試劑有限公司)；氫氧化鈉(NaOH，AR)和無水乙醇(AR，天津博迪化學試劑有限公司)；酸性橙7(AO 7，上海化學試劑有限公司)；實驗用水均為蒸餾水。

1.2 CeO2空心微球的制備

用無水乙醇和蒸餾水將約1.00 g的酵母菌分別洗滌3次，將離心所得的酵母菌分散在40 mL蒸餾水中，并在室溫、磁力攪拌下加入5 mL 0.5 mol·L-1硫酸高鈰溶液，攪拌1 h后滴加5 mL 1 mol·L-1氫氧化鈉溶液，繼續(xù)攪拌1 h，室溫陳化12 h后進行離心分離，所得沉淀用蒸餾水和無水乙醇分別洗滌3次，60℃下干燥。將所得干燥后的樣品在600℃下煅燒2 h后即得到CeO2空心微球。在無酵母菌模板的情況下，重復上述操作制備非空心的CeO2微粒，以備與制得的CeO2空心微球的性能進行比較。

1.3 測試與表征

樣品的物相組成使用ultimaⅣ型X射線衍射儀(XRD，ultimaⅣ，Rigaku，Japan)進行表征，使用Cu Kα射線(λ=0.154 0 nm)，40 kV，40 mA，在2θ= 20°～80°范圍進行掃描。采用NICOLTE 380型傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀進行紅外光譜分析，解析度為4 cm-1。采用K-Alpha型X射線光電子能譜儀(XPS)對樣品進行分析，以Al Kα作為激發(fā)源，X射線電壓和電流分別為12 kV和3 mA，以C1s的284.8 eV結(jié)合能做標準。樣品的形貌使用SU-70型掃描電子顯微鏡(SEM，SU-70，Hitachi，Japan)以及JEM-2100F型透射電子顯微鏡(TEM，JEM-2100F，JEOL，Japan)進行表征。采用TristarⅡ3020比表面積測試儀(BET，Tristar II 3020，Micromeritics，America)對樣品進行比表面積的測定，預先將樣品在120℃下真空處理5 h，然后以N2為吸附質(zhì)，在77 K下進行測定。采用UH4150紫外-可見分光光度計(UV-Vis DRS，UH4150，Hitachi，Japan)對樣品的紫外-可見漫反射光譜進行測定。

1.4 光催化性能測試

采用對AO 7水溶液的降解來評價樣品對有機染料的光催化活性。將20 mg樣品分散于50 mL濃度為20 mg·L-1的AO 7水溶液中并將其置于光催化反應器中，先避光攪拌1 h，然后用模擬太陽光的氙燈光源(14 V，15 A，320～1 100 nm)進行照射，每間隔固定的時間，取出2 mL溶液高速離心，對清液進行吸光度測試，并計算其光催化降解率。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品的表征

2.1.1 XRD分析

圖1為以酵母菌為模板未煅燒(圖1a)、無模板(圖1b)和以酵母菌為模板煅燒后(圖1c)制得的樣品的XRD圖。從圖1中可以看出，樣品在未煅燒之前并沒有明顯的峰出現(xiàn)，表明在未煅燒之前為非晶型結(jié)構(gòu)，這是由于模板的存在以及樣品未經(jīng)高溫氧化處理。經(jīng)過600℃煅燒之后，樣品有明顯的衍射峰出現(xiàn)，在2θ=28.55°，33.08°，47.48°，56.34°，59.09°，69.42°，76.70°和79.08°處的衍射峰對應CeO2的(111)，(200)，(220)，(311)，(222)，(400)，(331)和(420)晶面(JCPDS 43-1002)，2θ=27.34°，36.71°，42.03°所對應衍射峰為CeO2的(112)，(104)，(213)晶面(JCPDS 44-1001)。對比圖1b和圖1c，無模板和煅燒后的樣品譜圖一致，圖1c中另有2處較弱的Ce2(SO4)3衍射峰，產(chǎn)生的原因是在反應過程中溶液中的硫酸高鈰首先吸附在酵母菌模板上，在隨后加入氫氧化鈉沉淀劑的沉淀過程中，部分硫酸高鈰與氫氧化鈰發(fā)生了共沉淀，并在之后煅燒過程中被酵母菌煅燒不完全時所產(chǎn)生的CO還原為Ce2(SO4)3。分析結(jié)果表明經(jīng)煅燒后可以得到晶體結(jié)構(gòu)較好的CeO2。

圖1 (a)未煅燒CeO2,(b)無模板CeO2和(c)煅燒后CeO2的XRD圖Fig.1 XRD patterns of the(a)CeO2before calcination, (b)CeO2without template and(c)CeO2after calcination

圖2 (a)無模板CeO2和(b)CeO2空心微球的XPS圖譜及Ce3d圖譜(插圖)Fig.2 XPS wide spectra and Ce3d spectra(inset)of the(a)CeO2without template and(b)CeO2hollow microspheres

2.1.2 XPS分析

圖2為無模板CeO2(圖2a)和CeO2空心微球(圖2b)樣品的XPS圖譜。從圖中可以看出Ce3d，O1s，C1s和Ce4d的峰非常明顯。如插圖所示，對樣品中Ce的化學態(tài)進行分析，在圖2b中可以清晰看到916.9、904.6、901.4、898.6、886.1和882.9 eV 6處結(jié)合能的峰，其中916.9、904.6和901.4 eV對應Ce4+的Ce3d3/2的結(jié)合能，898.6、886.1和882.9 eV對應Ce4+的Ce3d5/2的結(jié)合能[40-41]，證明樣品中的鈰是以+4氧化態(tài)存在的。對比無模板CeO2(圖2a)和CeO2空心微球(圖2b)，二者譜圖基本吻合，進一步證明了所制得的樣品為CeO2。

2.1.3 FT-IR分析

圖3是酵母菌模板(圖3a)、以酵母菌為模板未煅燒(圖3b)和煅燒后的CeO2(圖3c)以及無模板CeO2(圖3d)的FT-IR圖譜。圖3a中3 385 cm-1處的寬強峰是締合的O-H的伸縮振動，2 926 cm-1處的峰是由于C-H鍵的非對稱伸縮振動。蛋白質(zhì)是酵母菌細胞壁的主要成分之一，在1 651 cm-1處的峰是由于C=O鍵的伸縮振動，為酰胺Ⅰ帶，1 543 cm-1處的吸收峰為酰胺Ⅱ帶，是由于N-H的彎曲振動和CN的伸縮振動。1 250～900 cm-1范圍的峰是由于CO-C、C-O-P及C-OH的變形振動。在加入Ce4+之后，振動峰從3 385、2 926、1 651和1 543 cm-1處(圖3a)偏移到3 388、2 929、1 654及1 536 cm-1處(圖3b)，且特征峰吸光度變小，這是由于Ce4+與羥基、羰基及酰胺等官能團通過靜電力、氫鍵及共價鍵的結(jié)合所致[39]。從CeO2空心微球的FT-IR圖譜(圖3c)中可以看出，酵母菌中存在的2 926、1 651和1 543 cm-1等峰消失，在3 048～3 829 cm-1范圍和1 634 cm-1處的峰是由于樣品的物理性吸水，1 110 cm-1處的峰則是KBr中的雜質(zhì)。566 cm-1處為Ce-O的成鍵峰，煅燒后發(fā)生偏移[42]。比較圖3c和圖3d可以看出，以酵母菌為模板煅燒后制得的CeO2與無模板制得的CeO2的FT-IR圖譜一致。上述結(jié)果表明，酵母菌在樣品制備過程中起到了模板的作用。

圖3 (a)酵母菌模板,(b)未煅燒CeO2,(c)煅燒后CeO2及(d)無模板CeO2(圖3d)的FT-IR圖譜Fig.3 FT-IR spectrum of(a)original yeast templates,(b)CeO2before calcination,(c)CeO2after calcination and(d)CeO2without template

圖4 (a)酵母菌模板,(b)未加模板CeO2,(c)未煅燒CeO2,(d)和(e)煅燒后CeO2以及(f)CeO2空心微球表面的掃描電子顯微鏡圖Fig.4 SEM images of(a)yeast templates;(b)CeO2without template;(c)CeO2before calcination;(d)and (e)CeO2after calcination;(f)surface of CeO2hollow microsphere

2.1.4 SEM及TEM分析

圖4是樣品的掃描電子顯微鏡圖。從圖4a中可以看出，酵母菌模板呈現(xiàn)3.0～4.5μm之間的橢球狀，并且可以在水溶液中分散均勻。圖4b是未加入模板所得的CeO2樣品，可見未加入酵母菌模板，其樣品為無定型的顆粒。未煅燒的樣品如圖4c所示，樣品與原始的酵母菌保持近乎相同的尺寸及形狀，說明CeO2的合成在酵母菌的表面進行，酵母菌起到了模板作用。從圖4d和圖4e中可以看出經(jīng)600℃煅燒后CeO2樣品的形狀保持不變，但與酵母菌模板相比，CeO2空心微球的直徑約為2.0～3.0μm，其尺寸略有縮小，這是由于在高溫煅燒去除模板的過程中樣品的收縮所致。圖4d顯示樣品沒有明顯的破損，說明在高溫煅燒過程中樣品能保持良好的穩(wěn)定性。從圖4e中個別破損的微球可以明顯看出所制得的樣品為空心結(jié)構(gòu)。圖4f為樣品的表面形貌，可以看出所制得的CeO2空心微球表面由大小均一的CeO2納米粒子組成。

TEM電鏡分析進一步表明了所制得的CeO2空心微球的結(jié)構(gòu)。從圖5a和圖5b可以看出樣品為明顯的空心結(jié)構(gòu)，微球表面由CeO2納米粒子組成(圖5c)，其粒度約為25 nm。從高分辨透射電子顯微鏡圖(圖5d)上可以觀察到樣品表面的納米粒子有明顯的晶間條紋，其晶間距為0.312 nm，與圖1中(111)晶面相一致。

圖5 (a)和(b)CeO2空心微球的透射電子顯微鏡圖;(c)和(d)CeO2空心微球的高分辨透射電子顯微鏡圖Fig.5 TEM images of(a)and(b)CeO2hollow microspheres;HRTEM images of(c)and(d)CeO2hollow microspheres

2.1.5 BET分析

圖6為無模板CeO2(圖6a)和CeO2空心微球(圖6b)的氮氣吸附-脫附等溫線圖。樣品的氮氣吸附-脫附等溫線為Ⅲ型等溫線，具有H3滯后環(huán)。無模板和以酵母菌為模板制備的CeO2的比表面積分別為5和22 m2·g-1，可見酵母菌模板的使用可以有效地提高CeO2微粒的比表面積，為提高CeO2的催化等性能打下了基礎(chǔ)。

圖6 (a)無模板CeO2和(b)CeO2空心微球的氮氣吸附-脫附等溫線圖Fig.6 Nitrogen adsorptiondesorption isotherms of the(a)CeO2without templates and(b)CeO2hollow microspheres

2.1.6 紫外-可見漫反射分析

圖7為無模板CeO2(圖7a)和CeO2空心微球(圖7b)的紫外-可見漫反射圖譜。通過圖譜可以看出，樣品分別在303和313 nm處有明顯的輻射吸收，吸收峰的邊緣分別位于450和475 nm，CeO2空心微球的吸收帶邊較無模板CeO2向長波長方向紅移了約25 nm。根據(jù)方程(Ahν)2=K(hν-Eg)繪制(Ahν)2-hν圖可以得出無模板CeO2的禁帶寬度為3.42 eV，而CeO2空心微球的禁帶寬度為3.03 eV，其中A為吸光度，hν為光子能量，K為常數(shù)，Eg為禁帶寬度?？梢?，使用酵母菌模板制備得到的空心CeO2微球的禁帶寬度明顯減小，從而擴大了對太陽光的響應范圍，為提高其在太陽光照射下的光催化效率奠定了基礎(chǔ)[43]。

圖7 (a)無模板CeO2和(b)CeO2空心微球的紫外-可見漫反射圖譜及計算所得相應頻帶的能量(插圖)Fig.7 UV-Vis diffuse reflectance spectra and the corresponding calculated band energy(inset)of synthesized (a)CeO2without templates and(b)CeO2hollow microspheres

2.2 形成機理分析

圖8為CeO2空心微球的形成機理示意圖。酵母菌是一種單細胞真核微生物，具有較高的繁殖率，活的酵母菌的細胞壁可以避免無機鹽和其他離子進入細胞內(nèi)部。酵母菌細胞壁中有蛋白質(zhì)、甘露聚糖和葡聚糖等有機物，因此，如羥基、羰基和酰胺等官能團存在于細胞壁上。所以，在CeO2空心微球形成過程中，首先當硫酸高鈰溶液加入到酵母菌溶液中后，這些官能團中的氧可以通過配位鍵和靜電力等結(jié)合鈰離子，并為CeO2晶體在酵母菌表面的生長提供了附著位，在隨之加入氫氧化鈉溶液后，能指引晶體的成核、生長以及結(jié)晶化[39]。樣品在60℃烘干后，酵母菌便會死亡，酵母菌內(nèi)部的結(jié)合水和自由水會同時蒸發(fā)掉，其他的組成部分(如細胞核、線粒體等)附著于酵母菌內(nèi)壁，形成未煅燒的樣品。最后，經(jīng)過600℃的高溫煅燒，酵母菌中的有機物揮發(fā)，得到CeO2空心微球。

圖8 CeO2空心微球的形成機理示意圖Fig.8 Schematic illustration of proposed formation mechanism of CeO2hollow microspheres

2.3 光催化活性分析

以在模擬太陽光照射下降解有機染料AO 7來評價CeO2空心微球的光催化活性。圖9為分別用制得的CeO2空心微球(圖9a)和無模板下制得的CeO2微粒(圖9b)為光催化劑催化降解AO 7的結(jié)果，并與無催化劑(圖9c)的光降解結(jié)果(圖9d)進行比較。從圖中可以看出，在光照120 min時，CeO2空心微球的光催化降解率超過96%，無模板CeO2的光催化降解率約為77%，而未加入任何催化劑的自降解率僅為5%?？梢奀eO2空心微球?qū)O 7的光催化降解率明顯高于無模板下制得的CeO2微粒的，這主要是由于酵母菌模板的使用增大了CeO2的比表面積，同時降低了CeO2的禁帶寬度，提高了其光催化活性。這也表明制得的CeO2空心微球?qū)τ贏O 7是一種具有高穩(wěn)定性及高活性的光催化劑，在有機染料污水光催化降解中有潛在的應用。

圖9 (a)CeO2空心微球,(b)無模板CeO2及(c)無催化劑的光催化AO 7圖,(d)不同時間下AO 7的降解率圖Fig.9 Photocatalytic reduction of AO 7 solution with(a)CeO2hollow microspheres;(b)with CeO2without templates; (c)no catalyst;(d)Degradation rate of AO 7 for different irradiation times

3 結(jié)論

以硫酸高鈰為鈰源，使用酵母菌為模板，輔助室溫沉淀法制得了CeO2空心微球。此法模板易得、制備方法簡單、形貌可控，可大大增大制得的樣品的比表面積，可推廣到其他氧化物空心微球的制備中。用該法制備的CeO2空心微球有很好的光催化活性，在有機染料污水的光催化降解中有廣泛的潛在應用。

[1]Phokha S,Pinitsoontorn S,Chirawatkul P,et al.Nanoscale. Res.Lett.,2012,7(1):425-437

[2]Bo Q H,Meng F M,Wang L N.Mater.Lett.,2014,133:216-219

[3]Liu I T,Hon M H,Teoh L G.J.Electron.Mater.,2013,42 (8):2536-2541

[4]Ko H H,Yang G L,Wang M C,et al.Ceram.Int.,2014,40 (5):6663-6671

[5]Mahmoud W E,Al-Ghamdi A A,Al-Agel F A,et al.J.Alloys Compd.,2015,640:122-127

[6]Matoln V,Sedlek L,Matolnov I,et al.J.Phys.Chem.C, 2008,112(10):3751-3758

[7]Yang F,Choi Y M,Agnoli S,et al.J.Phys.Chem.C,2011, 115(46):23062-23066

[8]Umar A,Kumar R,Akhtar M S,et al.J.Colloid Interface Sci.,2015,454:61-68

[9]Wang H H,Kong W P,Zhu W J,et al.Catal.Commun., 2014,50:87-91

[10]Gómez D M,Gatica J M,Hernández-Garrido J C,et al. Appl.Catal.B-Environ.,2014,144:425-434

[11]Deng H,Hosoya K,Imanishi Y,etal.Electrochem.Commun., 2015,52:5-8

[12]Chen Y,Li Z N,Miao N M.Tribol.Int.,2015,82:211-217

[13]Lu Z S,Mao C P,Meng M,et al.J.Colloid Interface Sci.,2014,435:8-14

[14]Aklalouch M,Calleja A,Granados X,et al.Sol.Energy Mater.Sol.Cells,2014,120:175-182

[15]Liu K Q,Kuang C X,Zhong M Q,et al.Opt.Mater.,2013, 35(12):2710-2715

[16]Khan S B,Faisal M,Rahman M M,et al.Sci.Total.Environ., 2011,409(15):2987-2992

[17]Feng T,Wang X D,Feng G S.Mater.Lett.,2013,100:36-39 [18]Meng F M,Lu F,Wang L N,et al.Sci.Adv.Mater.,2012,4 (10):1018-1023

[19]Liu Y X,Ding Y,Zhang L C,et al.RSC Adv.,2012,2(12): 5193-5198

[20]Yang Z J,Liu L,Liang H,et al.J.Cryst.Growth,2010,312 (3):426-430

[21]Zhang D E,Xie Q,Wang M Y,et al.Solid State Sci.,2010, 12(9):1529-1533

[22]Chen G Z,Xu C X,Song X Y,et al.Cryst.Growth Des., 2008,8(12):4449-4453

[23]Xie A R,Liu W,Wang S P,etal.Mater.Res.Bull.,2014,59: 18-24

[24]Xu B,Zhang Q T,Yuan S S,etal.Chem.Eng.J.,2015,260: 126-132

[25]Zhang Y C,Lei M,Huang K,et al.Mater.Lett.,2014,116: 46-49

[26]Khan S B,Faisal M,Rahman M M,et al.Int.J.Electrochem. Sci.,2013,8(5):7284-7297

[27]Chen F J,Cao Y L,Jia D Z.Appl.Surf.Sci.,2011,257(21): 9226-9231

[28]Arul N S,Mangalaraj D,Kim T W.J.Sol-Gel.Sci.Technol., 2013,66(1):15-21

[29]Huang C,Wu X Q,Ren W,et al.Ceram.Int.,2015,41:S47-S50

[30]Balavi H,Samadanian-Isfahani S,Mehrabani-Zeinabad M, et al.Powder Technol.,2013,249:549-555

[31]Wang N,Fan H,Ai S Y.Chem.Eng.J.,2015,260:785-790

[32]Chen Y,Lu J X.J.Porous Mater.,2011,19(3):289-294

[33]Bao H Z,Zhang Z H,Hua Q,et al.Langmuir,2014,30(22): 6427-6436

[34]Fang S M,Xin Y J,Ge L,et al.Appl.Catal.B-Environ., 2015,179:458-467

[35]Sun Y X,Zhang L X,Wang Y B,et al.J.Alloys Compd., 2014,586:441-447

[36]Zhao Z Y,Chen H M,Wang N,et al.Rare Met.Mater.Eng., 2013,42(12):2467-2471

[37]SifontesáB,González G,Tovar L M,etal.Mater.Res.Bull., 2013,48(2):730-738

[38]Ma Y,Wei Q L,Ling R W,et al.Microporous Mesoporous Mater.,2013,165:177-184

[39]Fan X J,Song X Q,Yang X H,etal.Mater.Res.Bull.,2011, 46(8):1315-1319

[40]Zhang C,Meng F M,Wang L N,et al.Mater.Lett.,2014, 130:202-205

[41]Li C C,Liu X H,Lu G Z,et al.Chin.J.Catal.,2014,35(8): 1364-1375

[42]LI Xiao-Zhong(李小忠),WANG Lian-Jun(王連軍),ZHAO Ming(趙銘).Chinese J.Inorg.Chem.(無機化學學報),2006, 22(1):79-82

[43]Malleshappa J,Nagabhushana H,Sharma S C,et al.Spectrochim.Acta A,2015,149:452-462

Synthesis and Photocatalytic Activity of CeO2Hollow Microspheres via Yeast Template Route

ZHANG Xi-Yu GE Sheng-Song＊SHAO Qian LIU Mei LIU Qing-Yun
(College of Chemical and Environmental Engineering,Shandong University of Science&Technology,Qingdao,Shandong 266590,China)

Cerium dioxide(CeO2)hollow microspheres have been prepared via bio-template and precipitation method using yeast as template.The products were characterized by Fourier transform infrared,X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectra,scanning electron microscopy,transmission electron microscopy and N2adsorptiondesorption isotherms.The results showed that the CeO2hollow microspheres were obtained after calcination at 600℃,and their shapes were approximately ellipsoid same as the yeasts.The shell of the as-prepared hollow microspheres is composed of CeO2nanoparticles with size of～25 nm.The specific surface area of the sample is 22 m2·g-1which is higher than the sample prepared without templates.The band gap energy of the CeO2hollow microsphere(3.03 eV)is small compared with the samples prepared without templates(3.42 eV)via UV-Vis diffuse reflectance spectrum.The as-prepared CeO2hollow microspheres exhibit good photocatalytic activity for the degradation of acid orange 7(AO 7)atroom temperature under solar light irradiation.The degradation rate of AO 7 can be 96%after 120 min which is much higher than that of samples prepared without templates.The formation mechanism of CeO2hollow microspheres has been proposed.

hollow microsphere;CeO2;yeast;bio-template;photocatalyst

O614.4；O643.36+1

A

1001-4861(2016)09-1535-08

10.11862/CJIC.2016.201

2016-03-05。收修改稿日期：2016-07-30。

國家自然科學基金(No.21271119)資助項目。

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