CN109182386A - 一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法及其应用 - Google Patents

一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法及其应用，属于纳米功能材料的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：将微生物接种到培养基中于30℃培养24‑72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液；向微生物细胞分泌液中加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为0.25‑2.5mmol/L，再于30℃恒温避光振荡24‑96h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到由金纳米颗粒自组装而成的金纳米中空球，该金纳米中空球能够作为催化剂用于催化降解环境毒素4‑硝基苯胺。本发明所制备的金纳米中空球相纯度高，形貌均匀，粒径分布均一，生物兼容，有着丰富的孔道结构和较大的比表面积，在诸多领域都有着很好的应用前景。

Description

一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方 法及其应用
技术领域
本发明属于纳米功能材料的合成技术领域，具体涉及一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法及其应用。
背景技术
金纳米材料不仅具备纳米量级材料的特性，如表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等，还兼具贵金属材料独特的光学、电学和催化性质，以及优异的稳定性和生理学性质。这些优良的性质使得金纳米材料在生物标记、药物控释、肿瘤诊疗学、光学器件和工业催化等领域有着广大的应用前景，更进一步提高了研究者对金纳米材料合成方法的研究兴趣。
在金纳米材料的诸多形貌中，由纳米颗粒由下而上自组装形成的中空纳米球，由于存在中空的内腔以及颗粒之间堆积而生成的丰富的孔隙结构，使得中空纳米球具有更大的比表面积、更多的活性位点和稳定的结构，因此更具实用价值。
目前制备金纳米中空球最主要的方法是使用牺牲模板法，在模板（如碳球、二氧化硅球等）表面形成一层金的外壳；或者使用合适的支架材料（如聚合物微珠或乳剂）形成一个有机无机掺杂的复合材料，再通过高温煅烧、萃取等方法得到中空的金纳米球。这种方法制备的金纳米球的粒径分布较为宽泛，样品形貌的均一性也常常受到影响，并且不可避免地要使用一些昂贵且不安全的化学试剂和高耗能的处理手段。随着绿色化学概念的普及，纳米材料的合成也向着经济安全、环境友好的方向发展，利用微生物细胞及其分泌液为反应基质合成金纳米材料已经越来越受到人们的广泛关注。和传统的合成方法相比较，这种生物合成的方法清洁、无毒、环境友好、经济可持续、产量高，并且反应条件温和可控，具有很高的应用价值。然而目前所报道的生物合成法大多是制备金纳米粒，而利用微生物细胞分泌液来制备形貌均匀、粒径均一的金纳米中空球的方法还未见相关报道。
发明内容
本发明的目的是提供了一种原料与反应过程低耗高效、安全简便、经济可持续且环境友好的以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法，在该制备方法中，微生物细胞分泌液作为还原剂和诱导剂，不引入其它任何新的起还原、稳定与表面诱导的化学成分，室温下直接将氯金酸一步还原生成自组装的金纳米中空球。
本发明的另一个目的是提供了金纳米中空球在催化降解污染物中的应用，即以金纳米中空球作为催化剂，用于高效催化降解环境毒素4-硝基苯胺。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将微生物接种到培养基中于30℃培养24-72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液；
步骤S2：向步骤S1得到的微生物细胞分泌液中加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为0.25-2.5mmol/L，再于30℃恒温避光振荡24-96h，振荡速率为150-200r/min，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到由金纳米颗粒自组装而成的金纳米中空球，所述微生物为绿脓杆菌、酵母菌、希瓦氏菌、大肠杆菌、尖孢镰刀菌或青霉菌，所述培养基为YPD培养基、麦芽汁培养基、DMEM培养基、LB培养基、察氏培养基或葡萄糖蛋白胨培养基。
本发明所述的金纳米中空球作为催化剂在催化降解环境毒素4-硝基苯胺中的应用，使用后的催化剂通过离心回收后重复循环使用，在循环使用十次以内，催化剂均具有较好的催化效果。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本合成方法所用的原料成本低廉，可重复使用，绿色安全可持续；
2、合成过程简便温和，节能低耗，并且可以大规模制备，具有很高的实践价值；
3、本发明所制备的金纳米中空球具有很高的催化活性、性质稳定并且易分离回收可以循环使用；
4、本发明所制备的金纳米中空球相纯度高，形貌均匀，粒径分布均一，生物兼容，有着丰富的孔道结构和较大的比表面积，在诸多领域都有着很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制得金纳米中空球的SEM图；
图2为实施例1制得金纳米中空球的XRD图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
将绿脓杆菌接种到YPD培养基中于30℃恒温培养48h，再离心除去绿脓杆菌细胞得到绿脓杆菌细胞分泌液，取200mL绿脓杆菌细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为1.25mM/L，于30℃恒温避光振荡48h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
图1为本实施例制得金纳米中空球的SEM图，由图可知，制得的金纳米中空球由金纳米颗粒自组装而成，平均直径可调控，形貌均匀且粒径均一。图2为本实施例制得金纳米中空球的XRD图。
本实施例制得的金纳米中空球作为催化剂在催化降解环境毒素4-硝基苯胺中具有较好的催化效果，使用后的催化剂通过离心回收后重复循环使用，在循环使用十次以内，催化剂均具有较好的催化效果。
实施例2
将酵母菌接种到麦芽汁培养基中于30℃恒温培养48h，再离心除去酵母菌细胞得到酵母菌细胞分泌液，取200mL酵母菌细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度达到0.25mM/L，于30℃恒温避光振荡96h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
实施例3
将希瓦氏菌接种到DMEM培养基中于30℃恒温培养24h，再离心除去希瓦氏菌细胞得到希瓦氏菌细胞分泌液，取200mL希瓦氏菌细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度达到2.5mM/L，于30℃恒温避光振荡24h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
实施例4
将大肠杆菌接种到LB培养基中于 30℃恒温培养72h，再离心除去大肠杆菌细胞得到大肠杆菌细胞分泌液，取200mL大肠杆菌细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为0.5mM/L，于30℃恒温避光振荡48h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
实施例5
将尖孢镰刀菌接种到察氏培养基中于30℃恒温培养72h，再离心除去尖孢镰刀菌细胞得到尖孢镰刀菌细胞分泌液，取200mL尖孢镰刀菌细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为1.25mM/L，于30℃恒温避光振荡60h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
实施例6
将青霉菌接种到葡萄糖蛋白胨培养基中于30℃恒温培养48h，再离心除去青霉菌细胞得到青霉菌细胞分泌液，取200mL青霉素细胞分泌液，加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为2.5mM/L，于30℃恒温避光振荡72h，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到金纳米中空球。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种以微生物细胞分泌液为基质还原制备金纳米中空球的方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将微生物接种到培养基中于30℃培养24-72h，再通过离心的方式除去微生物细胞得到微生物细胞分泌液；
步骤S2：向步骤S1得到的微生物细胞分泌液中加入氯金酸使混合体系内氯金酸的摩尔浓度为0.25-2.5mmol/L，再于30℃恒温避光振荡24-96h，振荡速率为150-200r/min，然后离心收集沉淀并洗涤干燥得到由金纳米颗粒自组装而成的金纳米中空球，所述微生物为绿脓杆菌、酵母菌、希瓦氏菌、大肠杆菌、尖孢镰刀菌或青霉菌，所述培养基为YPD培养基、麦芽汁培养基、DMEM培养基、LB培养基、察氏培养基或葡萄糖蛋白胨培养基。
2.根据权利要求1所述的方法制得的金纳米中空球作为催化剂在催化降解环境毒素4-硝基苯胺中的应用，使用后的催化剂通过离心回收后重复循环使用，在循环使用十次以内，催化剂均具有较好的催化效果。
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