微生物還原法制備水溶性納米銀粉及其催化和抗菌應(yīng)用.pdf

1、納米材料由于其維度降低而產(chǎn)生許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，成為當(dāng)今材料科學(xué)研究的一個熱點(diǎn)。金屬離子的生物吸附與生物還原由于其在環(huán)境保護(hù)、納米材料制備等方面的潛在應(yīng)用前景也成為近年來各國學(xué)者廣泛開展的科研領(lǐng)域。本論文以篩選自金銀礦區(qū)的氣單胞菌(Aeromonassp.)SH10、棒狀桿菌(Corynebacteriumsp.)SH09、地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)R08等為主要實(shí)驗(yàn)菌株，利用微生物細(xì)胞豐富的有機(jī)官

2、能團(tuán)，研究在一定條件下快速還原銀鹽或銀氧化物，并利用生物質(zhì)對還原出來的銀單質(zhì)顆?？商峁┬揎?、包裹保護(hù)作用，制備得到穩(wěn)定的生物質(zhì)銀溶膠，并嘗試揭示還原的可能機(jī)理，研究收集生物質(zhì)銀溶膠并制成納米銀粉的方法，嘗試開發(fā)其在催化和抗菌方面的應(yīng)用。該研究有助于豐富和完善生物吸附還原過程的機(jī)理，也為微生物細(xì)胞的資源化提供了一條新途徑，同時在銀納米顆粒制備技術(shù)上提供了一條新穎的、相對綠色的途徑。 微生物細(xì)胞60℃下可緩慢還原銀氨溶液得到穩(wěn)定的生

3、物質(zhì)銀溶膠。向該還原體系中引入NaOH可大大加快還原，還原周期從一個月甚至更長縮短為幾個小時，且隨體系堿性增強(qiáng)，還原速率增加。升溫也能促進(jìn)還原，但通過提高[OH-]來加快還原更為合理，[OH-]的選擇與菌體濃度密切相關(guān)。菌體起還原劑及保護(hù)劑等多重作用，其濃度的選擇主要取決于體系中的銀濃度。較為適宜的菌體濃度與銀濃度的比例Ra是1～2(w/w)，此時還需保證一定量的[OH-]。例如，當(dāng)Ra=1時，[OH-]取銀濃度的2倍以上為宜(mol/

4、mol)。菌種種類對還原的影響不大，實(shí)驗(yàn)所用到的菌種均能有效還原銀氨，且還原能力差別并不太大。改用AgNO3及Ag2O作為銀源，仍能實(shí)現(xiàn)還原并得到穩(wěn)定的生物質(zhì)銀溶膠。還原過程具有自催化特征，推測強(qiáng)堿性條件下，還原經(jīng)歷Ag2O→Ag2O-Ag0→Ag2O-Agn0→Agn0的過程，而生物質(zhì)上的酰胺結(jié)構(gòu)、氨基酸殘基、多羥基結(jié)構(gòu)等在過程中起重要作用。 還原產(chǎn)物生物質(zhì)銀溶膠具有高分子溶液的性質(zhì)，采用與水互溶的有機(jī)溶劑可沉淀銀溶膠，真空干

5、燥后可得到含有生物質(zhì)的水溶性納米銀粉。銀晶粒可保持沉淀前的納米尺度，水溶性、分散性好，銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50％以上。將此納米銀粉重新分散于水中制得的生物質(zhì)銀溶膠熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，優(yōu)于檸檬酸三鈉法制得的銀溶膠。酸和具有高價陽離子的電解質(zhì)對生物質(zhì)銀溶膠穩(wěn)定性的影響比較明顯。 環(huán)氧乙烷用銀催化劑載體為低比表面積的α-Al2O3，表面比較平坦光滑，而銀負(fù)載量較高，將生物質(zhì)銀溶膠直接浸漬載體，再通過簡單的空氣焙燒活化難以獲得高分散度的

6、性能優(yōu)良的納米尺度催化劑，而需研究新的催化劑活化方法。當(dāng)銀催化劑體系為大比表面的載體且銀負(fù)載量低時，采用浸漬生物質(zhì)銀溶膠并焙燒活化的方法比較可行。無論是生物質(zhì)銀溶膠或是固定于載體上的銀晶粒，對大腸桿菌(革蘭氏陰性)和金黃色葡萄球菌(革蘭氏陽性)均有良好的殺菌性能，殺菌率高，且作用迅速，對大腸桿菌的殺菌性能優(yōu)于對金黃色葡萄球菌的。將干燥后的生物質(zhì)納米銀粉末分別在空氣氣氛和氮?dú)鈿夥障赂邷乇簾?，可分別獲得多孔結(jié)構(gòu)的銀以及銀納米粒子/碳復(fù)合材料