微生物和優(yōu)勢(shì)生物分子還原合成金納米的機(jī)理研究.pdf

1、近年來(lái)，生物吸附技術(shù)在控制和去除金屬離子污染物方面的應(yīng)用受到了越來(lái)越多的關(guān)注。同時(shí)，由于材料合成技術(shù)對(duì)環(huán)保的需求不斷增長(zhǎng)，生物合成納米技術(shù)已成為科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。眾所周知，金屬納米材料由于其獨(dú)特的物化和光電特性，廣泛地應(yīng)用于催化劑，生物感應(yīng)，記錄介質(zhì)和光學(xué)等領(lǐng)域。因此，本文采用生物納米技術(shù)利用枯草芽孢桿菌吸附還原制備金納米，并對(duì)還原機(jī)理及金納米的可控生長(zhǎng)進(jìn)行了研究和考察。在此基礎(chǔ)上，確定菌體表面的主要功能基團(tuán)，篩選富含該功能基團(tuán)的優(yōu)勢(shì)

2、生物分子(如蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸等)，以提高金納米的合成產(chǎn)量。因此，本文將對(duì)富含功能基團(tuán)的酪氨酸還原制備金納米進(jìn)行初步的研究，考察其還原機(jī)理及環(huán)境因素對(duì)金納米形貌的調(diào)控。
　　首先，對(duì)枯草芽孢桿菌吸附金離子的能力進(jìn)行了研究并考察了不同的環(huán)境因素(pH，生物量濃度，接觸時(shí)間和溫度)對(duì)吸附量的影響。另外，該實(shí)驗(yàn)還著力于反應(yīng)平衡、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的研究。結(jié)果證明Freundlich模型和擬二階動(dòng)力學(xué)模型能更好地描述枯草芽孢桿菌對(duì)金離子的吸

3、附過(guò)程。計(jì)算得到的熱力學(xué)參數(shù)說(shuō)明該吸附是放熱和自發(fā)的。
　　其次，通過(guò)考察環(huán)境因素(pH、溫度和時(shí)間)對(duì)金納米形貌和尺寸的調(diào)控情況,發(fā)現(xiàn)溶液的初始pH值、溫度和時(shí)間在調(diào)控金納米形貌和尺寸方面發(fā)揮著重要的作用。除此之外，在研究枯草芽孢桿菌吸附還原金離子的機(jī)理時(shí)，發(fā)現(xiàn)還原過(guò)程為AuCl3·HCl→AuCl→Au0。在利用酪氨酸還原制備金納米時(shí)，由金納米的數(shù)量分布和粒徑分布隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，推斷大體積的金納米是由許多細(xì)小的納米顆粒堆

4、積而成的。
　　研究結(jié)果表明，選擇富含功能基團(tuán)的優(yōu)勢(shì)生物分子作為還原劑可大大提高金納米的產(chǎn)量。然而，由優(yōu)勢(shì)生物分子合成的金納米形貌與細(xì)菌合成的相比有很大的差異，這與細(xì)菌細(xì)胞壁表面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性密不可分，是細(xì)胞壁表面其他基團(tuán)對(duì)功能基團(tuán)有影響作用造成的。另外，利用細(xì)菌和優(yōu)勢(shì)生物分子還原合成金納米的自組裝機(jī)理存在著不同。
　　生物還原劑逐漸從微生物發(fā)展到了生物分子，如蛋白質(zhì)、氨基酸和DNA等。因此，可以利用DNA重組和基因突變等技術(shù)