试析微生物还原法制备水溶性纳米银粉及其催化和抗菌应用

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1、厦门大学硕士学位论文微生物还原法制备水溶性纳米银粉及其催化和抗菌应用姓名：傅谋兴申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李清彪20060801摘要纳米材料由于其维度降低而产生许多特殊的物理和化学性质，成为当今材料科学研究的一个热点。金属离子的生物吸附与生物还原由于其在环境保护、纳米材料制备等方面的潜在应用前景也成为近年来各国学者广泛开展的科研领域。本论文以筛选自金银矿区的气单胞菌棚eromonassp．)SHlO、棒状杆菌fCorynebacteriumsp．)SH09、地衣芽孢杆菌(Bacillusli

2、cheniformis)R08等为主要实验菌株，利用微生物细胞丰富的有机官能团，研究存一定条件下快速还原银盐或银氧化物，并利用生物质对还原出来的银单质颗粒可提供修饰、包裹保护作用，制备得到稳定的生物质银溶胶，并尝试揭示还原的可能机理，研究收集生物质银溶胶并制成纳米银粉的方法，尝试开发其在催化和抗菌方面的应用。该研究有助于丰富和完善生物吸附还原过程的机理，也为微生物细胞的资源化提供了一条新途径，同时在银纳米颗粒制各技术上提供了一条新颖的、相对绿色的途径。微生物细胞60℃下可缓慢还原银氨溶液得到稳定的生物质银溶

3、胶。向该还原体系中引入NaOH可大大加快还原，还原周期从一个月甚至更长缩短为几个小时，R随体系碱性增强，还原速率增加。升温也能促进还原，但通过提高【OH-】来加快还原更为合理，[OH一]的选择与菌体浓度密切相关。菌体起还原剂及保护剂等多重作用，其浓度的选择主要取决于体系中的银浓度。较为适宜的菌体浓度与银浓度的比例Ra是1～2(w／w)，此时还需保证一定量的【0H．】。例如，当Ra=1时，[OH‘]取银浓度的2倍以上为宜(mol／m01)。菌种种类对还原的影响不大，实验所用到的菌种均能有效还原银氨，且还原能力

4、差别并不太大。改用AgN03及A920作为银源，仍能实现还原并得到稳定的生物质银溶胶。还原过程具有自催化特征，推测强碱性条件下，还原经历A＆0一A啦0-Ago—A920一Agno—Agn0的过程，而生物质上的酰胺结构、氨基酸残基、多羟基结构等在过程中起重要作用。还原产物生物质银溶胶具有高分子溶液的性质，采用与水互溶的有机溶剂可沉淀银溶胶，真空干燥后可得到含有生物质的水溶性纳米银粉。银晶粒可保持沉淀前的纳米尺度，水溶性、分散性好，银的质量分数在50％以l：。将此纳米银粉重新分散于水中制得的生物质银溶胶热稳定性

5、、化学稳定性良好，优于柠檬酸三钠法制得的银溶胶。酸和具有高价阳离子的电解质对生物质银溶胶稳定性的影响摘要比较明显。环氧乙烷用银催化剂载体为低比表面积的u-a1203，表面比较平j；}；!光滑，而银负载量较高，将生物质银溶胶直接浸渍载体，再通过简单的空气焙烧活化难以获得高分散度的性能优良的纳米尺度催化剂，而需研究新的催化剂活化方法。当银催化剂体系为大比表面的载体日．银负载量低时，采用浸渍生物质银溶胶并焙烧活化的方法比较可行。无论是生物质银溶胶或是固定于载体上的银晶粒，对大肠杆菌(革兰氏阴性)和金黄色葡萄球菌(

6、革兰氏阳性)均有良好的杀菌性能，杀菌率高，且作用迅速，对大肠杆菌的杀菌性能优于对金黄色葡萄球菌的。将干燥后的生物质纳米银粉末分别在空气气氛和氮气气氛下高温焙烧，可分别获得多孔结构的银以及银纳米粒子／碳复合材料，可能具有良好的应用前景。关键词：微生物还原；纳米银粉；应用AbstractNanostructuredmaterialsarecapableofgivinguniquephysicochemicalpropertiesandthereforetheyhavebeenattractingincreasi

7、ngattention．Biosorptionandbioreductionofmetalionshavebeenreceivinggrowingattentionduetoitspotentialapplicationsinthefieldsofenvironmentprotection，nanomaterialsynthesiS，etc．Severalstrainswereusedtoinvestigatethesilverbioreductioninthisstudy，includingAeromon

8、assp．SHIO、Corynebacterlumsp,SH09、BacillusncheniformisR08。whichweremainlyisolatedfromthesoiiorsewageoutfallofthemetalmine．Ithadbeenprovenbyourgroupthattheabundantorganicgroupsonthecellscouldslowlyreduce[Ag(NB,