CN104561105B

CN104561105B - 一种血红密孔菌生物合成金纳米颗粒的方法及其应用

Info

Publication number: CN104561105B
Application number: CN201410776300.9A
Authority: CN
Inventors: 朱能武; 石超宏; 操艳兰; 吴平霄
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2034-12-15
Also published as: CN104561105A

Abstract

本发明涉及一种血红密孔菌生物合成金纳米颗粒的方法及其应用，包括以下步骤：1)将血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)培养至稳定期，离心收集，用无菌去离子水清洗后，利用细胞破碎仪将细胞裂解，释放出胞内物质，离心取上清液，获得胞内提取液；2)将胞内提取液与氯金酸水溶液混合，得到的混合液通过震荡培养获得金纳米颗粒溶液。获得的金纳米颗粒溶液具有较强的催化性能，实验表明，本发明的金纳米颗粒溶液能够快速有效地催化对硝基苯胺的降解。本发明方法操作简便、经济有效、且安全环保。

Description

一种血红密孔菌生物合成金纳米颗粒的方法及其应用

技术领域

本发明涉及金纳米颗粒的微生物合成方法，以及产物金纳米颗粒溶液作为催化剂的应用技术。

背景技术

最近几十年来，纳米技术的研究越发成为世界范围内科学研究的焦点，特别是贵金属纳米颗粒材料的合成技术受到广泛的关注。在所有贵金属纳米颗粒材料中，金纳米颗粒材料由于其具有高稳定性和生物兼容性而广泛应用于电学、光学、生物医学、催化应用等领域。

传统的金纳米颗粒材料合成方法主要包括物理法、化学法和物理化学法，这些方法通常对反应条件的要求比较严格(如高温或高压)，导致能耗大、成本高。并且这些过程可能会涉及使用强还原剂、表面活性剂等有毒有害的化学药剂，限制了获得的金纳米颗粒在临床医学和生物学领域的应用。近年来很多生物材料，例如细菌、真菌、藻类、植物体或植物提取液，已经成功用于合成金纳米颗粒材料，该过程具有简便、经济、环保等显著优点，且可以对金纳米颗粒的形态和大小进行有效控制。

发明内容

本发明目的是利用血红密孔菌胞内提取液作为还原剂、稳定剂和覆盖剂，在无其它外源化学药剂的条件下，将溶液中的Au(III)还原成Au(0)，并以纳米颗粒的形式存在，形成金纳米颗粒溶液，随后将金纳米颗粒溶液作为催化剂来催化对硝基苯胺降解过程。

本发明是通过以下反应步骤进行的：

一种血红密孔菌生物合成金纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

1)将血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)培养至稳定期，离心收集，用无菌去离子水清洗后，利用细胞破碎仪将细胞裂解，释放出胞内物质，离心取上清液，获得胞内提取液；

2)将胞内提取液与氯金酸水溶液混合，得到的混合液通过震荡培养，定期检查金纳米颗粒的形成直至达到稳定状态，即获得金纳米颗粒溶液。

步骤1)中，第一次离心的条件为10000rpm、4℃、20min，破碎的条件为90W、4s/4s、10min，第二次离心的条件为11000rpm、4℃、20min。

步骤2)中，所述胞内提取液与混合液的体积比为(1～8)：10，混合液中初始金离子浓度为0.5～2.0mM，初始pH值为2.0～12.0。

优选地，所述胞内提取液与混合液的体积比为(4～8)：10，初始金离子浓度为0.5～1.0mM，初始pH值为6.0～12.0。

所述震荡培养的条件为：温度30℃、转速165rpm，反应时间为24h。

上述方法制得的金纳米颗粒溶液在催化对硝基苯胺的降解过程中的应用。

所述金纳米颗粒溶液的添加量为体积分数0.02％～2％、对硝基苯胺的浓度为0.05～0.5mM。

所述金纳米颗粒溶液的添加量为体积分数0.2％～2％。

本发明利用血红密孔菌在无外源还原剂作用下，合成金纳米颗粒。该菌种购买于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC5.00815。微生物的胞内物质可以作为还原剂、稳定剂以及覆盖剂，将溶液中的金离子还原成单质，并形成金纳米颗粒溶液。

在本发明中，首先从视觉上观察反应混合液颜色变化来判断金纳米颗粒的形成，随后通过紫外可见吸收光谱测量、X射线衍射分析和透射电子显微镜观察等手段进一步确认。

考察各反应条件如胞内提取液体积、初始金离子浓度以及溶液pH值等对金纳米颗粒形态和大小的影响，获得不同形态和尺寸的金纳米颗粒。随后研究金纳米颗粒在对硝基苯胺降解过程的催化特性，由于生物合成的金纳米颗粒具有较好的稳定性和分散性，在催化应用中可以提高催化剂和底物之间的接触，促进催化过程。实验表明，本发明的金纳米颗粒能快速有效地催化对硝基苯胺的降解过程。该过程是在常温常压下进行的，操作简便、清洁环保、且经济有效，是异于传统技术的一种绿色方法。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的金纳米颗粒溶液的UV-vis光谱图；

图2为本发明实施例1制备的金纳米颗粒的XRD谱图；

图3为本发明实施例1中金纳米颗粒的TEM图；

图4为本发明实施例2中金纳米颗粒的TEM图；

图5为本发明实施例3中金纳米颗粒的TEM图；

图6为本发明实施例4中金纳米颗粒溶液催化降解对硝基苯胺的紫外可见光谱图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

离心收集培养至稳定期的血红密孔菌(Pycnoporus sanguineus)，离心的条件为10000rpm、4℃、20min；用无菌水反复清洗以去除可能粘附的残余培养基成分。称取10g(湿重)微生物至于离心管中，在90W、4s/4s下破碎10min后，11000rpm、4℃、20min离心去除细胞碎片，上清液定容至50ml，称作胞内提取液。分别取10、20、40和80ml胞内提取液与氯金酸储备液混合，混合溶液总体积为100ml，最终金离子浓度为1.0mM，于30℃、165rpm条件下振荡24h。首先，混合溶液颜色由浅黄色逐渐变为紫色。其次，通过紫外可见光谱、XRD和TEM进一步验证了金纳米颗粒的生成。表征结果分别如图1-3所示。

实施例2

该实施例与实施例1的步骤大体相同，不同之处是80ml胞内提取液与不同体积氯金酸溶液混合，最终金离子浓度分别为0.5、1.0、1.5和2.0mM，混合溶液用无菌水定容至100ml，其TEM表征结果如图4所示。

实施例3

该实施例与实施例1的步骤大体相同，不同之处是80ml胞内提取液与一定体积氯金酸溶液混合，最终金离子浓度为1.0mM，随后用0.1M的HCl或NaOH调整溶液的pH值分别为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0和12.0，其TEM表征结果如图5所示。

实施例4

将实施例3中初始pH值为12.0的金纳米颗粒溶液作为催化剂。在三角瓶中加入25ml、0.5mM的对硝基苯胺溶液和25ml、50mM的NaBH4溶液，随后分别加入0.01、0.1和1ml的金纳米颗粒溶液作为催化剂。定期测量混合溶液的紫外可见光谱，结果表明金纳米颗粒溶液能快速有效地催化对硝基苯胺的降解过程。其紫外可见光谱表征如图6所示。

Claims

1.一种血红密孔菌生物合成金纳米颗粒的方法，其特征在于包括以下步骤：

2)将胞内提取液与氯金酸水溶液混合，得到的混合液通过震荡培养获得金纳米颗粒溶液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，第一次离心的条件为10000rpm、4℃、20min，破碎的条件为90W、4s/4s、10min，第二次离心的条件为11000rpm、4℃、20min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，称取湿重10g的第一次离心清洗后的血红密孔菌置于离心管中，破碎裂解，离心，上清液定容至50ml，获得胞内提取液；步骤2)中，所述胞内提取液与混合液的体积比为(1～8)：10，混合液中初始金离子浓度为0.5～2.0mM，初始pH值为2.0～12.0。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述胞内提取液与混合液的体积比为(4～8)：10，初始金离子浓度为0.5～1.0mM，初始pH值为6.0～12.0。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述震荡培养的条件为：温度30℃、转速165rpm，反应时间为24h。

6.权利要求1～5任一项方法制得的金纳米颗粒溶液在催化对硝基苯胺的降解过程中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述金纳米颗粒溶液的添加量为体积分数0.02％～2％、对硝基苯胺的浓度为0.05～0.5mM。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述金纳米颗粒溶液的添加量为体积分数0.2％～2％。