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碳纳米管，与金刚石、石墨、富勒烯一样，是碳的一种同素异形体。碳纳米管（英文Carbon Nanotube，缩写CNT）是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产的碳纤文中发现的。它是一种管状的碳分子，管上每个碳原子采取sp杂化，相互之间以碳-碳σ键结合起来，形成由751边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细，只有纳米尺度，几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽，碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。
碳纳米管的分子结构决定了它具有一些独特的性质。由于巨大的长径比（径向尺寸在纳米量级，轴向尺寸在微米量级），碳纳米管表现为典型的一文量子材料，它的电子波函数在管的圆周方向具有周期性，在轴向则具有平移不变性，大大纯化了理论工作，并做出了一些预言。理论预言，碳纳米管具有超常的强度、热导率、磁阻，且性质会随结构的变化而变化，可由绝缘体转变为半导体、由半导体变为金属；具有金属导电性的碳纳米管通过的是量子化的，表现出阿哈诺夫－波姆效应（A-B效应）。
藻类灾害是人类面临的严重自然灾害之一，每年都造成巨大的经济损失，因此藻类灾害越来越受到人们的关注。在湖沼和海洋中，许多藻类生物可以形成水华，产生一些合成产物以及游离的酶通过分泌或分解进入水体。水华能引起直接或间接依靠水中藻类为食物的动物大量死亡，如赤鸥等飞禽、鸭等水禽、牛、鼠等。军舰和渔船上常常附生大量的藻类，造成船体腐蚀和行驶困难，在船外部涂上一层硫酸铜，虽然暂时杀死了船体上的藻类，但时间长了，随着硫酸铜的消耗，效用也会逐渐消失。因此目前还在寻找更有效、更持久的防治办法。有些藻类直接感染鱼类，引起鱼类生病甚至死亡。有些产毒素藻类还能引起动物中毒，已经知道蓝藻对哺乳动物、飞禽、鱼类是有毒的，也引起人类发生疾病。另外，还有一些藻类杂草在水中的生长时期往往较长而分解又很慢，它们夺取水中的营养物质，使这些物质在营养循环中出现新的回路。捕鱼时，大量生长的藻类会造成作业困难，这些藻类在春天大量生长，会破坏钙和碳酸的平衡，引起游离碳酸根的缺乏[5]。
水绵是一种常见的绿藻，含有大量氮、磷的废污水进入水体后，可引起水体中水绵绿藻的大量繁殖，出现水华现象[6-7]。近几十年来，随着人类活动的加剧，水体富营养化已成为中国面临的重大问题之一[8-10]。就目前解决水华的方法主要有机械处理和化学方法，但是这些方法存在着费用高、有毒副残留等问题[11]。因此探索新的安全、无污染、方便、快捷解决水体富营养化的方法具有重要意义，本研究采用凝胶-溶胶法制备高效光催化剂BiFeO3，并进一步制成模拟植物光合系统的BiFeO3/AgI/CNTs复合体，研究其对水绵生长的影响，以期为水体富营养化的控制提供新的途径。
1. 实验部分
1.1 样品的制备和表征
1.1.1 样品的制备
BiFeO3的制备（溶胶-凝胶法）
在约 25 ℃的室温条件下，按体积比无水乙醇:冰醋酸=1:1 配制好混合溶剂，将2.0201 g Fe(NO3)3•9H2O溶解在 100.0 mL 混合溶剂中得到 0.050 mol/L 的Fe(NO3)3溶液，将 2.4254 g Bi(NO3)3•5H2O 溶解在100.0 mL 混合溶剂中得到 0.050 mol/L 的 Bi(NO3)3溶液。在快速搅拌下，将 Fe(NO3)3溶液滴入到 Bi(NO3)3溶液中，然后用 0.050 mol/L 的 NaOH 溶液调节体系pH=4.5，得到暗红色、稳定的前驱体溶液。将前驱体溶液用保鲜膜密封好后放至 80 ℃的烘箱中，让前驱体溶液缓慢反应得到溶胶，经约 70 h 陈化、干燥后得到干凝胶。将干凝胶在马弗炉中 600 ℃煅烧 1 h（N2气氛保护），自然冷至室温，取出样品在研钵中研磨 30min 得到实验样品 BiFeO3粉体