一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法，包括如下步骤：获取真菌的胞外聚合物溶液，将铁盐加入到胞外聚合物溶液中反应后即得。本发明专利技术利用真菌的胞外聚合物中含有的丰富的生物大分子以及其起到的分散剂的作用，进而有效保证制备得到具有一定的分散性的赤铁矿纳米颗粒；本发明专利技术方法的整体制备过程具有操作时间短、操作成本低、无二次污染等优点。污染等优点。污染等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法


[0001]本专利技术涉及纳米颗粒制备领域，具体涉及一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法。

技术介绍

[0002]铁元素在地壳中普遍存在，其氧化物、硫化物在自然环境中分布广泛。由于铁基纳米材料成本较低，具有较高的比表面积和反应活性，已被广泛合成用于去除土壤和地下水中的重金属污染。赤铁矿(α
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Fe2O3)纳米颗粒是一种常用的铁基纳米材料，是所有铁氧化物中稳定性最优异的铁矿物，其耐光、抗腐蚀性强，生物毒性低、环境友好，对多种重金属污染物具有较强的亲和性，比表面积大、吸附性能强，是一种理想的可应用于土壤和地下水重金属污染修复的铁基纳米材料。
[0003]目前，常用的赤铁矿纳米颗粒的制备方法包括沉淀法、水热法、水解法等化学方法。这些方法普遍涉及高温、高压、有毒化学品等，所需设备复杂、能耗高、成本高。具体的，例如：沉淀法需要经过高温煅烧获得赤铁矿纳米颗粒；水热法需要在高温高压密闭条件；水解法需要沸腾回流操作。同时，化学方法制备的赤铁矿，通常需要利用乙醇、丙酮等有机溶剂进行清洗，然后添加稳定剂(如十二烷基磺酸钠、柠檬酸等)维持颗粒的分散性，操作复杂，而且涉及有毒有害化学品的使用。
[0004]赤铁矿纳米颗粒的制备还可以采用微生物(如真菌、细菌、放线菌等)合成的方法，由于其具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等特性受到越来越多的关注。例如，Bharde等利用土壤真菌Fusarium oxysporum和Verticillium sp.在胞外成功合成了磁铁矿纳米颗粒(Bharde et al.,Small,2006,2(1):135
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141)。但采用真菌、细菌、放线菌等微生物合成方法制备铁氧化物纳米颗粒，大部分是在微生物细胞内合成，仅有少部分可以在胞外合成，并且也同时面临纳米颗粒与微生物细胞分离的问题，需要额外增加繁琐的分离操作步骤。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中采用微生物合成赤铁矿纳米颗粒的方法存在分离操作繁琐的缺陷，从而提供解决上述问题的一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法。
[0006]一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法，包括如下步骤：
[0007]获取真菌的胞外聚合物溶液，
[0008]将铁盐加入到胞外聚合物溶液中反应后即得。
[0009]所述铁盐加入到胞外聚合物溶液中后，铁盐的终浓度为1mmol/L。
[0010]所述铁盐为硝酸铁。
[0011]所述真菌为土壤真菌。
[0012]所述胞外聚合物溶液的获取过程为：
[0013]先采用培养基将真菌培养至对数期，收集真菌，悬浮于氯化钠溶液中进行再培养，再培养的时间为72h；再培养完成后，分离去除真菌细胞后即得胞外聚合物溶液。
[0014]所述氯化钠溶液的浓度为0.1％。
[0015]所述真菌的培养条件为28℃，转速180rpm。
[0016]所述分离去除真菌细胞的过程为：先离心再过滤，过滤的滤液即为胞外聚合物溶液。
[0017]所述离心条件为5000rpm，离心20min，温度10℃；
[0018]所述过滤的滤膜规格为0.22μm孔径，材质为聚醚砜或聚四氟乙烯。
[0019]所述反应条件为28℃，转速180rpm；反应时间为48h。
[0020]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0021]1.本专利技术提供的一种制备赤铁矿纳米颗粒的方法，其利用真菌的胞外聚合物与铁盐反应即可制备得到，原料易得，设备及操作简单。具体的，真菌在其培育过程中会持续产生并释放由生物大分子及其降解产物组成的粘性胶体状物质，即胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)。真菌的胞外聚合物是以糖类为主的链式结构并附着有蛋白质的复合物，即，真菌的胞外聚合物主要由多糖、蛋白质、脂类等生物大分子组成，其中糖类能占胞外聚合物总量的一半以上。真菌的胞外聚合物含有丰富的官能基团(如羟基、羧基、氨基等)，对金属元素具有较强的亲和性；且这些大分子物质可以起到分散剂的作用保证制备的赤铁矿纳米颗粒具有一定的分散性；因此，本专利技术通过该胞外聚合物与铁盐反应，可以成功制备出赤铁矿纳米颗粒。
[0022]2.本专利技术的方法中的真菌优选为土壤真菌，具体的，在土壤微生物中，真菌由于生物量大、耐受性好等特性，因此，可以作为理想的合成铁基纳米颗粒的生物反应器之一。并且，常见的土壤真菌中提取得到的胞外聚合物，不仅仅原材料易于获得，且真菌的胞外聚合物产量高，可以进一步提高产率。
[0023]3.本专利技术的方法中胞外聚合物溶液仅仅只需培养液通过离心和过滤即克制备得到，胞外聚合物溶液与铁盐反应后也仅仅只需离心即可，因此整个制备过程中除常规的培育、离心和过滤设备，无需额外增加其他设备，除培养基、氯化钠、硝酸铁以外也无需采用其他化学试剂，制备成本低廉。
[0024]4.本专利技术方法的整体制备过程具有操作时间短、操作成本低、无二次污染等优点。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术中Fusarium oxysporum菌丝的扫描电镜图，比例尺10μm；
[0027]图2是本专利技术中Fusarium oxysporum菌丝的生长曲线图；
[0028]图3是本专利技术制备得到赤铁矿纳米颗粒的TEM图，比例尺100nm；
[0029]图4是本专利技术制备得到赤铁矿纳米颗粒的TEM图，比例尺20nm；
[0030]图5是本专利技术制备得到的赤铁矿纳米颗粒的粒径统计分布图；
[0031]图6是本专利技术制备得到的赤铁矿纳米颗粒的能量色散X射线谱图；
[0032]图7是本专利技术制备得到的赤铁矿纳米颗粒的选区电子衍射图；
[0033]图8是本专利技术制备得到的赤铁矿纳米颗粒的高分辨透射电镜图一；
[0034]图9是本专利技术制备得到的赤铁矿纳米颗粒的高分辨透射电镜图二。
具体实施方式
[0035]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0036]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0037]实施例1
[0038]一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用真菌胞外聚合物制备赤铁矿纳米颗粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取真菌的胞外聚合物溶液，将铁盐加入到胞外聚合物溶液中反应后即得。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐加入到胞外聚合物溶液中后，铁盐的终浓度为1mmol/L。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，所述真菌为土壤真菌。5.根据权利要求1
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4任一项所述的方法，其特征在于，所述胞外聚合物溶液的获取过程为：先采用培养基将真菌培养至对数期，收集真菌，悬浮于氯化钠溶液中进行再培养，再培养的时间为72h；再培养完成后，分离去除真菌细胞后即...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，张展华，毕天雅，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：