一種血紅密孔菌生物合成金納米顆粒的方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及金納米顆粒的微生物合成方法，以及產物金納米顆粒溶液作為催化劑的應用技術。
【背景技術】
[0002]最近幾十年來，納米技術的研宄越發成為世界范圍內科學研宄的焦點，特別是貴金屬納米顆粒材料的合成技術受到廣泛的關注。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定性和生物兼容性而廣泛應用于電學、光學、生物醫學、催化應用等領域。
[0003]傳統的金納米顆粒材料合成方法主要包括物理法、化學法和物理化學法，這些方法通常對反應條件的要求比較嚴格(如高溫或高壓)，導致能耗大、成本高。并且這些過程可能會涉及使用強還原劑、表面活性劑等有毒有害的化學藥劑，限制了獲得的金納米顆粒在臨床醫學和生物學領域的應用。近年來很多生物材料，例如細菌、真菌、藻類、植物體或植物提取液，已經成功用于合成金納米顆粒材料，該過程具有簡便、經濟、環保等顯著優點，且可以對金納米顆粒的形態和大小進行有效控制。
【發明內容】
[0004]本發明目的是利用血紅密孔菌胞內提取液作為還原劑、穩定劑和覆蓋劑，在無其它外源化學藥劑的條件下，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催化對硝基苯胺降解過程。
[0005]本發明是通過以下反應步驟進行的:
[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)培養至穩定期，離心收集，用無菌去離子水清洗后，利用細胞破碎儀將細胞裂解，釋放出胞內物質，離心取上清液，獲得胞內提取液；
[0008]2)將胞內提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過震蕩培養，定期檢查金納米顆粒的形成直至達到穩定狀態，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]優選地，所述胞內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]所述震蕩培養的條件為:溫度30°C、轉速165rpm，反應時間為24h。
[0013]上述方法制得的金納米顆粒溶液在催化對硝基苯胺的降解過程中的應用。
[0014]所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分數0.02%?2%、對硝基苯胺的濃度為0.05 ?0.5mM。
[0015]所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分數0.2%?2%。
[0016]本發明利用血紅密孔菌在無外源還原劑作用下，合成金納米顆粒。該菌種購買于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏號為CGMCC5.00815。微生物的胞內物質可以作為還原劑、穩定劑以及覆蓋劑，將溶液中的金離子還原成單質，并形成金納米顆粒溶液。
[0017]在本發明中，首先從視覺上觀察反應混合液顏色變化來判斷金納米顆粒的形成，隨后通過紫外可見吸收光譜測量、X射線衍射分析和透射電子顯微鏡觀察等手段進一步確認。
[0018]考察各反應條件如胞內提取液體積、初始金離子濃度以及溶液pH值等對金納米顆粒形態和大小的影響，獲得不同形態和尺寸的金納米顆粒。隨后研宄金納米顆粒在對硝基苯胺降解過程的催化特性，由于生物合成的金納米顆粒具有較好的穩定性和分散性，在催化應用中可以提高催化劑和底物之間的接觸，促進催化過程。實驗表明，本發明的金納米顆粒能快速有效地催化對硝基苯胺的降解過程。該過程是在常溫常壓下進行的，操作簡便、清潔環保、且經濟有效，是異于傳統技術的一種綠色方法。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例1制備的金納米顆粒溶液的UV-vis光譜圖；
[0020]圖2為本發明實施例1制備的金納米顆粒的XRD譜圖；
[0021]圖3為本發明實施例1中金納米顆粒的TEM圖；
[0022]圖4為本發明實施例2中金納米顆粒的TEM圖；
[0023]圖5為本發明實施例3中金納米顆粒的TEM圖；
[0024]圖6為本發明實施例4中金納米顆粒溶液催化降解對硝基苯胺的紫外可見光譜圖。
【具體實施方式】
[0025]下面通過實施例對本發明作進一步說明:
[0026]實施例1
[0027]離心收集培養至穩定期的血紅密孔菌(Pycnoporus sanguineus)，離心的條件為10000rpm、4°C、20min ;用無菌水反復清洗以去除可能粘附的殘余培養基成分。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離心去除細胞碎片，上清液定容至50ml，稱作胞內提取液。分別取10、20、40和80ml胞內提取液與氯金酸儲備液混合，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為紫色。其次，通過紫外可見光譜、XRD和TEM進一步驗證了金納米顆粒的生成。表征結果分別如圖1-3所示。
[0028]實施例2
[0029]該實施例與實施例1的步驟大體相同，不同之處是80ml胞內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，混合溶液用無菌水定容至100ml，其TEM表征結果如圖4所示。
[0030]實施例3
[0031]該實施例與實施例1的步驟大體相同，不同之處是80ml胞內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表征結果如圖5所示。
[0032]實施例4
[0033]將實施例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。定期測量混合溶液的紫外可見光譜，結果表明金納米顆粒溶液能快速有效地催化對硝基苯胺的降解過程。其紫外可見光譜表征如圖6所示。
【主權項】
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)培養至穩定期，離心收集，用無菌去離子水清洗后，利用細胞破碎儀將細胞裂解，釋放出胞內物質，離心取上清液，獲得胞內提取液； 2)將胞內提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過震蕩培養獲得金納米顆粒溶液。
2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟2)中，所述胞內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.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述胞內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.根據權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述震蕩培養的條件為:溫度30°C、轉速165rpm，反應時間為24h。
6.權利要求1?5任一項方法制得的金納米顆粒溶液在催化對硝基苯胺的降解過程中的應用。
7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分數0.02%?2%、對硝基苯胺的濃度為0.05?0.5mM。
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述金納米顆粒溶液的添加量為體積分數 0.2%?2%。
【專利摘要】本發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用，包括以下步驟：1)將血紅密孔菌(Pycnoporus？sanguineus)培養至穩定期，離心收集，用無菌去離子水清洗后，利用細胞破碎儀將細胞裂解，釋放出胞內物質，離心取上清液，獲得胞內提取液；2)將胞內提取液與氯金酸水溶液混合，得到的混合液通過震蕩培養獲得金納米顆粒溶液。獲得的金納米顆粒溶液具有較強的催化性能，實驗表明，本發明的金納米顆粒溶液能夠快速有效地催化對硝基苯胺的降解。本發明方法操作簡便、經濟有效、且安全環保。
【IPC分類】C12P3-00, A62D101-26, A62D3-37, C12R1-645, B01J23-52
【公開號】CN104561105
【申請號】CN201410776300
【發明人】朱能武, 石超宏, 操艷蘭, 吳平霄
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月15日