一種血紅密孔菌生物合成金納米顆粒的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金納米顆粒的微生物合成方法，以及產(chǎn)物金納米顆粒溶液作為催化劑的應(yīng)用技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]最近幾十年來(lái)，納米技術(shù)的研宄越發(fā)成為世界范圍內(nèi)科學(xué)研宄的焦點(diǎn)，特別是貴金屬納米顆粒材料的合成技術(shù)受到廣泛的關(guān)注。在所有貴金屬納米顆粒材料中，金納米顆粒材料由于其具有高穩(wěn)定性和生物兼容性而廣泛應(yīng)用于電學(xué)、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、催化應(yīng)用等領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的金納米顆粒材料合成方法主要包括物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法，這些方法通常對(duì)反應(yīng)條件的要求比較嚴(yán)格(如高溫或高壓)，導(dǎo)致能耗大、成本高。并且這些過(guò)程可能會(huì)涉及使用強(qiáng)還原劑、表面活性劑等有毒有害的化學(xué)藥劑，限制了獲得的金納米顆粒在臨床醫(yī)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來(lái)很多生物材料，例如細(xì)菌、真菌、藻類、植物體或植物提取液，已經(jīng)成功用于合成金納米顆粒材料，該過(guò)程具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，且可以對(duì)金納米顆粒的形態(tài)和大小進(jìn)行有效控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是利用血紅密孔菌胞內(nèi)提取液作為還原劑、穩(wěn)定劑和覆蓋劑，在無(wú)其它外源化學(xué)藥劑的條件下，將溶液中的Au(III)還原成Au(O)，并以納米顆粒的形式存在，形成金納米顆粒溶液，隨后將金納米顆粒溶液作為催化劑來(lái)催化對(duì)硝基苯胺降解過(guò)程。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下反應(yīng)步驟進(jìn)行的:
[0006]一種血紅密孔菌生物合成金納米顆粒的方法，包括以下步驟:
[0007]I)將血紅密孔菌(Pycnoporus sanguineus)培養(yǎng)至穩(wěn)定期，離心收集，用無(wú)菌去離子水清洗后，利用細(xì)胞破碎儀將細(xì)胞裂解，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)，離心取上清液，獲得胞內(nèi)提取液；
[0008]2)將胞內(nèi)提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過(guò)震蕩培養(yǎng)，定期檢查金納米顆粒的形成直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即獲得金納米顆粒溶液。
[0009]步驟I)中，第一次離心的條件為10000rpm、4°C、20min，破碎的條件為90W、4s/4s、I Omin,第二次離心的條件為 11000rpm、4°C、20min。
[0010]步驟2)中，所述胞內(nèi)提取液與混合液的體積比為(I?8):10，混合液中初始金離子濃度為0.5?2.0mM，初始pH值為2.0?12.0。
[0011]優(yōu)選地，所述胞內(nèi)提取液與混合液的體積比為(4?8):10，初始金離子濃度為0.5 ?1.0mM，初始 pH 值為 6.0 ?12.0。
[0012]所述震蕩培養(yǎng)的條件為:溫度30°C、轉(zhuǎn)速165rpm，反應(yīng)時(shí)間為24h。
[0013]上述方法制得的金納米顆粒溶液在催化對(duì)硝基苯胺的降解過(guò)程中的應(yīng)用。
[0014]所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分?jǐn)?shù)0.02%?2%、對(duì)硝基苯胺的濃度為0.05 ?0.5mM。
[0015]所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分?jǐn)?shù)0.2%?2%。
[0016]本發(fā)明利用血紅密孔菌在無(wú)外源還原劑作用下，合成金納米顆粒。該菌種購(gòu)買(mǎi)于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏號(hào)為CGMCC5.00815。微生物的胞內(nèi)物質(zhì)可以作為還原劑、穩(wěn)定劑以及覆蓋劑，將溶液中的金離子還原成單質(zhì)，并形成金納米顆粒溶液。
[0017]在本發(fā)明中，首先從視覺(jué)上觀察反應(yīng)混合液顏色變化來(lái)判斷金納米顆粒的形成，隨后通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜測(cè)量、X射線衍射分析和透射電子顯微鏡觀察等手段進(jìn)一步確認(rèn)。
[0018]考察各反應(yīng)條件如胞內(nèi)提取液體積、初始金離子濃度以及溶液pH值等對(duì)金納米顆粒形態(tài)和大小的影響，獲得不同形態(tài)和尺寸的金納米顆粒。隨后研宄金納米顆粒在對(duì)硝基苯胺降解過(guò)程的催化特性，由于生物合成的金納米顆粒具有較好的穩(wěn)定性和分散性，在催化應(yīng)用中可以提高催化劑和底物之間的接觸，促進(jìn)催化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明的金納米顆粒能快速有效地催化對(duì)硝基苯胺的降解過(guò)程。該過(guò)程是在常溫常壓下進(jìn)行的，操作簡(jiǎn)便、清潔環(huán)保、且經(jīng)濟(jì)有效，是異于傳統(tǒng)技術(shù)的一種綠色方法。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的金納米顆粒溶液的UV-vis光譜圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的金納米顆粒的XRD譜圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中金納米顆粒的TEM圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中金納米顆粒的TEM圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中金納米顆粒的TEM圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實(shí)施例4中金納米顆粒溶液催化降解對(duì)硝基苯胺的紫外可見(jiàn)光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]實(shí)施例1
[0027]離心收集培養(yǎng)至穩(wěn)定期的血紅密孔菌(Pycnoporus sanguineus)，離心的條件為10000rpm、4°C、20min ;用無(wú)菌水反復(fù)清洗以去除可能粘附的殘余培養(yǎng)基成分。稱取1g(濕重)微生物至于離心管中，在90W、4s/4s下破碎1min后，11000rpm、4°C、20min離心去除細(xì)胞碎片，上清液定容至50ml，稱作胞內(nèi)提取液。分別取10、20、40和80ml胞內(nèi)提取液與氯金酸儲(chǔ)備液混合，混合溶液總體積為100ml，最終金離子濃度為1.0mM，于30°C、165rpm條件下振蕩24h。首先，混合溶液顏色由淺黃色逐漸變?yōu)樽仙Ｆ浯?，通過(guò)紫外可見(jiàn)光譜、XRD和TEM進(jìn)一步驗(yàn)證了金納米顆粒的生成。表征結(jié)果分別如圖1-3所示。
[0028]實(shí)施例2
[0029]該實(shí)施例與實(shí)施例1的步驟大體相同，不同之處是80ml胞內(nèi)提取液與不同體積氯金酸溶液混合，最終金離子濃度分別為0.5、1.0、1.5和2.0mM，混合溶液用無(wú)菌水定容至100ml，其TEM表征結(jié)果如圖4所示。
[0030]實(shí)施例3
[0031]該實(shí)施例與實(shí)施例1的步驟大體相同，不同之處是80ml胞內(nèi)提取液與一定體積氯金酸溶液混合，最終金離子濃度為1.0mM,隨后用0.1M的HCl或NaOH調(diào)整溶液的pH值分別為2.0,4.0,6.0,8.0,10.0和12.0，其TEM表征結(jié)果如圖5所示。
[0032]實(shí)施例4
[0033]將實(shí)施例3中初始pH值為12.0的金納米顆粒溶液作為催化劑。在三角瓶中加入25ml,0.5mM的對(duì)硝基苯胺溶液和25ml、50mM的NaBH4溶液，隨后分別加入0.01,0.1和Iml的金納米顆粒溶液作為催化劑。定期測(cè)量混合溶液的紫外可見(jiàn)光譜，結(jié)果表明金納米顆粒溶液能快速有效地催化對(duì)硝基苯胺的降解過(guò)程。其紫外可見(jiàn)光譜表征如圖6所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種血紅密孔菌生物合成金納米顆粒的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將血紅密孔菌(Pycnoporussanguineus)培養(yǎng)至穩(wěn)定期，離心收集，用無(wú)菌去離子水清洗后，利用細(xì)胞破碎儀將細(xì)胞裂解，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)，離心取上清液，獲得胞內(nèi)提取液； 2)將胞內(nèi)提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過(guò)震蕩培養(yǎng)獲得金納米顆粒溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)中，第一次離心的條件為10000rpm、4°C、20min，破碎的條件為 90W、4s/4s、lOmin，第二次離心的條件為 llOOOrpm、4°C、20mino
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)中，所述胞內(nèi)提取液與混合液的體積比為(I?8): 10，混合液中初始金離子濃度為0.5?2.0mM，初始pH值為2.0?12.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述胞內(nèi)提取液與混合液的體積比為(4-8): 10，初始金離子濃度為0.5?1.0mM，初始pH值為6.0?12.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述震蕩培養(yǎng)的條件為:溫度30°C、轉(zhuǎn)速165rpm，反應(yīng)時(shí)間為24h。
6.權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)方法制得的金納米顆粒溶液在催化對(duì)硝基苯胺的降解過(guò)程中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分?jǐn)?shù)0.02%?2%、對(duì)硝基苯胺的濃度為0.05?0.5mM。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分?jǐn)?shù) 0.2%?2%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種血紅密孔菌生物合成金納米顆粒的方法及其應(yīng)用，包括以下步驟：1)將血紅密孔菌(Pycnoporus？sanguineus)培養(yǎng)至穩(wěn)定期，離心收集，用無(wú)菌去離子水清洗后，利用細(xì)胞破碎儀將細(xì)胞裂解，釋放出胞內(nèi)物質(zhì)，離心取上清液，獲得胞內(nèi)提取液；2)將胞內(nèi)提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過(guò)震蕩培養(yǎng)獲得金納米顆粒溶液。獲得的金納米顆粒溶液具有較強(qiáng)的催化性能，實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明的金納米顆粒溶液能夠快速有效地催化對(duì)硝基苯胺的降解。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)有效、且安全環(huán)保。
【IPC分類】C12P3-00, A62D101-26, A62D3-37, C12R1-645, B01J23-52
【公開(kāi)號(hào)】CN104561105
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410776300
【發(fā)明人】朱能武, 石超宏, 操艷蘭, 吳平霄
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日