一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備硅納米空心球的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于硅納米材料的合成技術領域，具體涉及一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備娃納米空心球的方法。
【背景技術】
[0002]納米材料是指因幾何尺寸達到了納米尺度(1-1OOnm)而具有強烈的小尺寸效應、量子尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應，在光學、熱學、電學、磁學、力學以及化學方面顯示出許多奇異特性的材料，被譽為21世紀的新材料。因此納米材料的制備、性質等的研究成為近20年來國內外的研究熱點之一。娃是地殼中除氧外含量最多的元素，是人體必需的微量元素之一，它還是調節植物與其他生物之間相互關系所必需的化學元素。高純的單晶硅是重要的半導體材料，是太陽能電池、二極管、各種集成電路的原材料。由于硅的耐高溫性，它還是金屬陶瓷、宇宙航天的重要材料。有機硅由于兼備了無機材料與有機材料的性能，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，廣泛應用于航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫療等行業。硅量子點由于其性質不活潑、豐富、經濟、無毒等優點，被廣泛應用于生物醫學領域。但是目前用化學法合成硅的方法主要有:實驗室可用鎂粉在赤熱條件下還原粉狀二氧化娃，但是這種方法制得的是不夠純凈的無定形娃掠黑色粉末。工業生廣中在電弧爐中以石油焦和木炭為還原劑還原硅石可得到晶體硅。高純的半導體硅可在1200°C的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl或SiCl4制得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。然而這些制備方法普遍存在成本較高，危險性大，易造成環境污染等缺點。
[0003]研究操作簡單、經濟實用、重現性好及綠色可控的無機納米材料合成方法一直是納米科技領域追求的目標。隨著納米生物合成的發展，利用微生物細胞分泌液為反應基質合成無機納米材料已經漸漸受到人們的廣泛關注。微生物細胞分泌液由于富含豐富的酶，可用作一種天然的還原劑，但是相關報道大多是還原貴金屬，至今未見以微生物細胞分泌液為還原劑制備半導體非金屬空心球的相關報道。
【發明內容】
[0004]本發明解決的技術問題是提供了一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備硅納米空心球的方法，該方法運用一步還原法，制得的硅納米球粒徑均一，分散性好，具有很好的生物相容性，并且制備過程簡單，經濟環保，有效，安全，符合大規模生產和綠色化學的要求。
[0005]本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備硅納米空心球的方法，其特征在于包括以下步驟:(I)將釀酒酵母菌、黃色短桿菌、大腸桿菌、黃曲霉菌、綠膿桿菌或煙曲霉菌接種于YPD培養基、LB培養基、CA培養基或馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中培養12h-14d，離心除去細胞得到上層清液細胞分泌液；(2)取細胞分泌液并加入K2SiFf^ Na 2Si03，其中K2SiFf^ Na 2Si03的摩爾濃度為0.0llmol/L，置于搖床中于20-37°C恒溫震蕩16-72h，震蕩速率為100-300r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥后得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
[0006]本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
1、反應還原劑為微生物細胞分泌液，操作簡單，條件溫和，環境友好；
2、合成的硅納米空心球粒徑均一，分散性好；
3、合成的硅納米顆粒產率高，純度相對較高；
4、對生物合成的發展起到了一定的推動與促進作用，為以后此類合成提供理論指導和方法借鑒。
[0007]總之，本發明具有綠色環保，操作簡單，經濟，生物相容性好等一系列優點。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明實施例1制得的硅納米空心球的XRD圖，圖2是本發明實施例1制得的硅納米空心球的HRTEM圖。
【具體實施方式】
[0009]以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0010]實施例1
將釀酒酵母菌菌落接種于YPD培養基中培養24h，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的K2SiF6，置于搖床中于30°C恒溫震蕩48h，震蕩速率為150r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到硅納米空心球。圖1是本實施例制得的硅納米空心球的XRD圖譜，由圖可知制得的產品與硅單質的XRD圖譜一致，圖2是本實施例制得的硅納米空心球的HRTEM圖，由圖可知制得的單質硅是平均粒徑為200nm的空心球。
[0011]實施例2
將黃色短桿菌菌落接種于YPD培養基中培養24h，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的K2SiF6，置于搖床中于20°C恒溫震蕩60h，震蕩速率為100r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
[0012]實施例3
將大腸桿菌菌落接種于LB培養基中培養72h，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的Na2S13，置于搖床中于25°C恒溫震蕩24h，震蕩速率為200r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
[0013]實施例4
將黃曲霉菌菌落接種于CA培養基中培養60h，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的Na2S13，置于搖床中于25°C恒溫震蕩40h，震蕩速率為200r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
[0014]實施例5
將綠膿桿菌菌落接種于LB培養基中培養12h，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的K2SiF6，置于搖床中于37°C恒溫震蕩72h，震蕩速率為120r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
[0015]實施例6
將煙曲霉菌菌落接種于馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中培養14天，離心除去細胞，得到上層清液細胞分泌液；取細胞分泌液200mL，加入0.0022mol的Na2S13,置于搖床中于35°C恒溫震蕩16h，震蕩速率為300r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥得到平均粒徑為200nm的娃納米空心球。
[0016]以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。
【主權項】
1.一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備硅納米空心球的方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將釀酒酵母菌、黃色短桿菌、大腸桿菌、黃曲霉菌、綠膿桿菌或煙曲霉菌接種于YPD培養基、LB培養基、CA培養基或馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中培養12h-14d，離心除去細胞得到上層清液細胞分泌液；(2)取細胞分泌液并加入K2SiFf^ Na 2Si03，其中K2SiF6或Na2S13的摩爾濃度為0.0llmol/L，置于搖床中于20_37°C恒溫震蕩16_72h，震蕩速率為100-300r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥后得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。
【專利摘要】本發明公開了一種以微生物細胞分泌液為還原劑制備硅納米空心球的方法，包括以下步驟：（1）將釀酒酵母菌、黃色短桿菌、大腸桿菌、黃曲霉菌、綠膿桿菌或煙曲霉菌接種于YPD培養基、LB培養基、CA培養基或馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基中培養12h-14d，離心除去細胞得到上層清液細胞分泌液；（2）取細胞分泌液并加入K2SiF6或Na2SiO3，其中K2SiF6或Na2SiO3的摩爾濃度為0.011mol/L，置于搖床中于20-37℃恒溫震蕩16-72h，震蕩速率為100-300r/min，離心收集底部沉淀，洗滌，干燥后得到平均粒徑為200nm的硅納米空心球。本發明具有綠色環保，操作簡單，經濟，生物相容性好等一系列優點。
【IPC分類】C12R1/19, C12P3/00, C12R1/68, C12R1/13, C12R1/385, C12R1/67, B82Y40/00, C12R1/865
【公開號】CN105039420
【申請號】CN201510436132
【發明人】馬曉明, 朱郁蔥, 王魁, 王歌, 魏子朋, 楊林
【申請人】河南師范大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月23日