大肠杆菌模板控制硫化镉尺寸和形貌的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用大肠杆菌模板控制硫化镉形貌和大小的新方法。具体包括以下步骤：首先进行大肠杆菌增殖培养，利用Ca

A Method of Controlling the Size and Morphology of Cadmium Sulfide by E.coli Template

The invention provides a new method for controlling the morphology and size of cadmium sulfide by using E. coli template. Specifically, it includes the following steps: First, E. coli proliferation and culture, using Ca

【技术实现步骤摘要】
大肠杆菌模板控制硫化镉尺寸和形貌的方法
本专利技术属于无机材料制备
，具体涉及一种利用大肠杆菌模板控制硫化镉尺寸和形貌的方法。
技术介绍
CdS是重要的半导体材料，因其良好的光电转化性能，被广泛应用在光致发光、太阳能电池、激光及红外探测器、平板显示器发光二极管、非线性光学材料、光电子以及发光设备中。在实际应用中，材料颗粒形貌，粒度的尺寸及分布对硫化镉材料性能的影响很大。如何实现对硫化镉尺寸大小、粒径分布以及形貌的控制是研究的关键。CdS的合成方法很多，如溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、均匀沉淀法、乳液法、溶剂热及水热法、辐射法、聚合物网络合成法、电沉积法、模板法等方法。生物模板法在控制合成均匀粒子方面具有独到的效果。Bai等(NanoscaleResLett2009，4：717)利用固定化光合细菌合成了2.3-36.8纳米硫化镉，高等(化工科技，2015，23(2)：1-4)应用硫酸盐还原菌成功制备了10纳米的硫化镉。如此，之前的研究是在菌的细胞壁附近形成纳米级的硫化镉。本申请拟利用大肠杆菌内部腔体作为反应室合成棒状结构硫化镉。大肠杆菌细胞主要由外层的细胞壁、细胞膜和内部的细胞质等组成。大肠杆菌细胞处于感受态时，细胞膨胀成球，细胞膜的通透性变化，可以进一步移除一些细胞质，增大内腔空间。如果材料生成的反应发生在内部腔体，受大肠杆菌特定大小的限制，粒子的生长尺寸受限，易于合成类似大肠杆菌腔体形状的棒状微米级结构材料。现有专利CN101372357A公开了一种利用大肠杆菌生物模板控制微米级硫化锌形貌的方法，具体是将大肠杆菌接入LB液体培养基中，离心后取沉淀，再将所得沉淀溶于去离子水中，低渗后取沉淀；然后将沉淀溶于含锌的有机溶剂中制得感受态细胞悬液；最后经过孵化、离心、煅烧和离心取沉淀干燥后即得所需材料。与此类似的其他关于硫化镉的制备方法中最后都需要煅烧处理，而本申请通过制备大肠杆菌感受态与硫化镉体系共孵育和热激处理，即可获得棒状结构的微米级硫化镉。
技术实现思路
本专利技术针对制备硫化镉颗粒的形貌和大小控制的问题，提供一种利用大肠杆菌模板控制硫化镉形貌和大小的新方法。本专利技术首先进行大肠杆菌增殖培养，利用Ca2+制备其感受态细胞，然后采取反复低渗方法处理，使大肠杆菌细胞内部空间变大。接着利用低温下和Cd2+作用制备其感受态细胞，感受态细胞和硫化镉体系一同孵育，利用热激处理，大肠杆菌会将硫化镉体系吸入大肠杆菌内部腔体，经过适当处理，在大肠杆菌内合成短棒状形貌硫化镉颗粒。该专利技术的技术方案包括如下步骤：(1)配制LB液体培养基，将大肠杆菌接种入LB液体培养基中培养获得大肠杆菌菌悬液，离心回收菌体沉淀；(2)用CaCl2溶液重悬步骤(1)中所得菌体沉淀得到大肠杆菌悬液，冰上放置后，得到大肠杆菌感受态细胞悬液；(3)将步骤(2)得到的大肠杆菌感受态细胞悬液进行离心回收得细胞沉淀1，然后用无菌蒸馏水重悬所得细胞沉淀1，再次离心后回收得细胞沉淀2，将无菌蒸馏水重悬以及离心回收步骤重复4-8次，最后回收得细胞沉淀3；(4)在步骤(3)所得细胞沉淀3中加入Cd(Ac)2溶液进行处理，得到处理后的Cd(Ac)2细胞溶液；(5)将0.05-0.5M的Na2S2O3加入所述步骤(4)所得处理后的Cd(Ac)2细胞溶液，孵化热激后；静置20-30h后离心分离，将所得沉淀干燥，即得棒状形貌的硫化镉材料。具体地，所述步骤(1)将大肠杆菌接种入LB液体培养基中隔夜培养12-20h后，将得到的大肠杆菌菌悬液在冰上放置10-20min后，离心回收菌体沉淀。具体地，所述步骤(1)中离心回收沉淀的条件为：温度为0-5℃，离心速率为3500-4500rpm，离心时间为8-12min。具体地，所述步骤(2)中每50-150mg菌体沉淀用10mL用冰预冷的0.1mol/L的CaCl2溶液重悬。具体地，所述步骤(3)中离心温度为0-5℃，离心速率为3500-4500rpm，离心时间为8-12min。具体地，所述步骤(3)中每40-80mg细胞沉淀用10mL无菌蒸馏水重悬。具体地，所述步骤(4)中每50-150mg细胞沉淀用10mL用冰预冷的0.01-0.1mol/L的Cd(Ac)2处理。具体地，所述步骤(4)中处理的条件为：处理温度为0-5℃，处理时间为18-24h。具体地，所述步骤(5)中孵化过程为在4℃冰箱中孵化20-30h。具体地，所述步骤(5)中热激过程为35-45℃水浴中热激3min。具体地，所述步骤(5)中干燥过程为在低温真空干燥器中干燥2-4h。本专利技术具有以下有益效果：一、通过天然的大肠杆菌限域作用控制硫化镉材料形貌，获得形貌为棒状的硫化镉材料，实现了大肠杆菌模板对材料合成的调控。二、通过制备大肠杆菌感受态与硫化镉体系共孵育和热激处理，获得棒状结构的微米级硫化镉，不需要煅烧步骤，使得该方法更加节能环保。三、本专利技术方法条件温和，工艺简单，成本低廉，形貌重复性高等特点，易于实现规模生产。四、直接用合成CdS的Cd(Ac)2来代替传统的CaCl2直接刺激菌细胞制备感受态细胞。为了实验过程中不引入杂质离子，采用预冷Cd2+代替Ca2+，保证了合成CdS的纯度。五、经实验表明，大肠杆菌模板对CdS的荧光性能没有产生本质影响，其主要作用在于控制CdS的形貌和大小。附图说明图1是本专利技术实施例2感受态大肠杆菌与CdS材料体系共孵育后的TEM图图2是本专利技术实施例2制备的硫化镉的XRD图图3是本专利技术实施例2制备的硫化镉的PL图具体实施例实施例1配制LB液体培养基40mL，将大肠杆菌接种入培养基中，隔夜培养12h。取在LB培养基中隔夜培养的大肠杆菌菌悬液，冰上放置10min，然后在0℃条件下3500rpm离心12min，回收菌体沉淀。将所得菌体沉淀50mg加入10mL用冰预冷的0.1mol/L的CaCl2溶液重悬，放于冰上约20min，得到感受态的细胞悬液。然后在0℃条件下3500rpm离心12min，回收得细胞沉淀1。将所得40mg细胞沉淀1加入10mL蒸馏水中重悬，然后在0℃条件下3500rpm离心12min，回收得细胞沉淀2，将无菌蒸馏水重悬以及离心回收步骤重复4次，最后回收得细胞沉淀3。再向上一步骤所得50mg细胞沉淀3中加入10mL用冰预冷的0.01mol/L的Cd(Ac)2，并将溶液在0℃条件下感受18h左右。将0.05M的Na2S2O3加入上述溶液后在4℃冰箱中孵化20h后。然后将上述溶液在35℃水浴中热激3min；静置20h后离心分离，将所得沉淀的在低温真空干燥器中干燥2h，即得棒状形貌的硫化镉材料。实施例2配制LB液体培养基40mL，将大肠杆菌接种入培养基中，隔夜培养16h。取在LB培养基中隔夜培养的大肠杆菌菌悬液，冰上放置15min，然后在4℃条件下4000rpm离心10min，回收菌体沉淀。将所得菌体沉淀100mg加入10mL用冰预冷的0.1mol/L的CaCl2溶液重悬，放于冰上约20min，得到感受态的细胞悬液。然后在4℃条件下4000rpm离心10min，回收得细胞沉淀1。将所得60mg细胞沉淀1加入10mL蒸馏水中重悬，然后在4℃条件下4000rpm离心10min，回收得细胞沉淀2，将无菌蒸馏水重悬以及离心回收步骤重复6次，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大肠杆菌模板控制硫化镉尺寸和形貌的方法包括如下步骤：(1)配制LB液体培养基，将大肠杆菌接种入LB液体培养基中培养获得大肠杆菌菌悬液，离心回收菌体沉淀；(2)用CaCl2溶液重悬步骤(1)中所得菌体沉淀得到大肠杆菌悬液，冰上放置后，得到大肠杆菌感受态细胞悬液；(3)将步骤(2)得到的大肠杆菌感受态细胞悬液进行离心回收得细胞沉淀1，然后用无菌蒸馏水重悬所得细胞沉淀1，再次离心后回收得细胞沉淀2，将无菌蒸馏水重悬以及离心回收步骤重复4‑8次，最后回收得细胞沉淀3；(4)在步骤(3)所得细胞沉淀3中加入Cd(Ac)2溶液进行处理，得到处理后的Cd(Ac)2细胞溶液；(5)将的Na2S2O3加入所述步骤(4)所得处理后的Cd(Ac)2细胞溶液，孵化热激后；静置后离心分离，将所得沉淀干燥，即得棒状形貌的硫化镉材料。

【技术特征摘要】
1.一种大肠杆菌模板控制硫化镉尺寸和形貌的方法包括如下步骤：(1)配制LB液体培养基，将大肠杆菌接种入LB液体培养基中培养获得大肠杆菌菌悬液，离心回收菌体沉淀；(2)用CaCl2溶液重悬步骤(1)中所得菌体沉淀得到大肠杆菌悬液，冰上放置后，得到大肠杆菌感受态细胞悬液；(3)将步骤(2)得到的大肠杆菌感受态细胞悬液进行离心回收得细胞沉淀1，然后用无菌蒸馏水重悬所得细胞沉淀1，再次离心后回收得细胞沉淀2，将无菌蒸馏水重悬以及离心回收步骤重复4-8次，最后回收得细胞沉淀3；(4)在步骤(3)所得细胞沉淀3中加入Cd(Ac)2溶液进行处理，得到处理后的Cd(Ac)2细胞溶液；(5)将的Na2S2O3加入所述步骤(4)所得处理后的Cd(Ac)2细胞溶液，孵化热激后；静置后离心分离，将所得沉淀干燥，即得棒状形貌的硫化镉材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)将大肠杆菌接种入LB液体培养基中隔夜培养12-20h后，将得到的大肠杆菌菌悬液在冰上放置10-20min后，离心回收菌体沉淀。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心回收沉淀的条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宇坤，殷鹏刚，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11