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1、光合细菌生物制备纳米氧化铜的研究BiologicalPreparationofNano-CuObyPhotosyntheticBacterium摘要:在传统直接沉淀法的基础上,以醋酸铜为铜源、氢氧化钠为沉淀剂、光合细菌培养液为分散剂制备了纳米氧化铜粉体,并对产品的结构性能进行了表征。通过改变反应条件,获得最佳工艺参数:醋酸铜的初始浓度为20mmol/L,pH值为11,光合细菌的培养时间为7d,前驱物的焙烧温度为400e,所得产品的平均粒径在40nm左右。研究表明:光合细菌的培养液对纳米微粒具有一定的分散作用。关键词:光合细菌;生物制备;纳米
2、材料;氧化铜Abstract:ThenanocrystallineCuOpowderswerepreparedonthebasisofconventionaldirectprecipitationmethodwithcopperacetateasrawmaterial,sodiumhydroxideasprecipitatingagentandculturefluidfromphotosyntheticbacteriumasdispersant,andthestructureandpropertiesoftheproductwerechar
3、acterized.Bychangingreactionconditions,theoptimumpreparationconditionsofnano-CuOwereobtained:theinitialconcentrationofrawmaterial30mmol/L,pHvalue11,theincubationtimeofphotosyntheticbacterium7days,calcinationtemperatureofprecursor400e.Theaverageparticlesizeoftheproductwas40
4、nm.Theresultsshowthattheculturefluidfromphotosyntheticbacteriumhasacertaindispersingeffectinpreparingnanoparticles.Keywords:photosyntheticbacterium;biologicalpreparation;nanomatrerial;copperoxide前言纳米氧化铜由于具有机械强度高、热稳定性好、催化活性好、选择性高、延展性好等优点[1],在印染、陶瓷、玻璃及医药等领域均有很好的应用价值。合成制备纳米氧化
5、铜的方法主要有固相反应法[2]、沉淀转化法[3]、配位沉淀法[4]、水热法[5]、微乳液法[6]、超声波法[7]、醇相沉淀法[8]和溶胶凝胶法[9]等,但这些方法普遍都要加入有机分散剂和表面活性剂以控制氧化铜微粒的团聚,有一些方法中甚至还要用到有机原料,这些有机物在使用后很难降解,不利于环境保护。目前,有学者通过研究发现,在传统的化学方法基础上,利用微生物来制备纳米氧化物具有成本低、微粒分布均匀等优点,如2004年,Bansal等[10]用尖孢镰刀菌成功制备了纳米级ZrO微粒;2009年,JhaAK等[11]用乳酸菌和酵母菌制备了平均粒径为
6、8~35nm的纳米TiO2微粒。光合细菌是一类具有原始光能合成体系的原核生物,能在厌氧光照条件下进行不放氧光合作用。特别是紫色非硫菌群不仅能在厌氧光照的条件下进行光能异养生长,而且能在有氧黑暗条件下进行好气异养生长,具有随着生存环境而灵活地改变代谢类型的特性。因此,在生物制备纳米材料上,相比其他微生物材料具有一定的优越性[12]。本文以光合细菌球形红细菌培养液作为分散剂,醋酸铜为铜源,氢氧化钠为沉淀剂,通过直接沉淀法生物制备纳米氧化铜微粒。在反应过程中不添加任何表面活性剂及其他有机物质,并且制备过程简单、成本低、产量大,为制备纳米氧化物提供
7、了一种新的环境友好的方法。1实验1.1材料1.1.1菌种光合细菌是紫色非硫菌群红细菌属的球形红细菌,由山西大学光合细菌研究室研制。1.1.2培养基采用光合细菌液体培养基[12]。1.1.3试剂采用的试剂有醋酸铜,氢氧化钠。以上试剂均为分析纯。1.1.4主要仪器采用的仪器有微孔滤膜过滤器,101-1AB型电热鼓风干燥箱,GXZ-260A智能型光照培养箱,pHS-3C型精密pH计,TGL-16G-A型低温高速离心机,RJX-4-13型马弗炉,DTA-TG-50型热分析仪,RigakuDmax-CA型X射线衍射仪,H-600型透射电子显微镜。1.
8、2方法1.2.1球形红细菌的培养及培养液的提取(1)培养条件将一定量的光合细菌球形红细菌液接种到装有培养基的透明瓶中,振荡混匀,封口,置于光照培养箱中培养。其中,光照培养箱的温度
