生物納米金屬催化性能的電分析化學(xué)評定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料學(xué)及生物電化學(xué)領(lǐng)域，涉及生物納米金屬催化性能的電分析化學(xué)評定方法。納米金屬（Au、Pd）的合成方法為：希瓦氏菌和硫酸鹽還原菌在厭氧條件下，以乳酸鹽為電子供體，與HAuCl4或(NH4)2PdCl4（Au、Pd濃度分別為0.05,0.07mM）共培養(yǎng)一段時間。上述菌液離心去上清，用無菌水洗滌后，將所得的菌體沉淀取5μL滴加到玻碳電極表面，自然晾干后，即制備好工作電極。采用Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲電極為對電極的三電極體系進行循環(huán)伏安掃描和計時電流測定。以50mM的磷酸鹽緩沖液（pH7.00）作電解液。循環(huán)伏安的掃描速率為10mV/s。所得到的微生物納米金、鈀具有良好的催化性能，能夠很好地催化乳酸鹽的氧化及氧氣的還原。
【專利說明】生物納米金屬催化性能的電分析化學(xué)評定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及兩株具有電化學(xué)活性的菌，包括一株希瓦氏菌和一株硫酸鹽還原菌， 兩菌株可經(jīng)呼吸作用合成納米金屬（Au、Pd)，且合成納米金屬后依然具有電化學(xué)活性。此 夕卜，本發(fā)明還涉及到利用電分析化學(xué)方法(循環(huán)伏安法、計時電流法）評定所合成的生物納 米金屬的催化性能，屬于材料學(xué)及生物電化學(xué)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用微生物合成納米金屬，是一種快速、溫和、環(huán)境友好的方法。希瓦氏菌和硫酸 鹽還原菌可通過自身的呼吸作用，將環(huán)境中可溶性金屬離子還原為納米顆粒。由于這一過 程中金屬在細胞內(nèi)的固定化，可以在一定程度上緩解環(huán)境中的重金屬污染。希瓦氏菌和硫 酸鹽還原菌合成的納米金屬嵌在細胞膜上，其粒徑小，顆粒分布均勻，有較高的動力學(xué)活 性。這種方式形成的納米金屬不僅具有良好的生物相容性，并且由于金、鈀本身具有良好的 導(dǎo)電及催化能力，其電化學(xué)信號也極易被捕捉到。
[0003] 電分析化學(xué)是根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)及其變化來進行分析的方法，以電 導(dǎo)、電位、電流和電量等電化學(xué)參數(shù)與被測物質(zhì)含量之間的關(guān)系作為計量的基礎(chǔ)。本發(fā)明 通過分析循環(huán)伏安曲線中氧化還原峰電流及峰位置的改變，觀察計時電流曲線中的電流響 應(yīng)，來評定生物納米金屬對物質(zhì)的催化能力。該方法分析速度快；選擇性好靈敏度高；用量 少，適用于進行微量操作；儀器簡單，經(jīng)濟并易于自動控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種利用電分析化學(xué)手段評定生物納米金屬催化性能的方 法。
[0005] 本發(fā)明中合成納米金屬的具體步驟如下。
[0006] 1 :將培養(yǎng)好的菌液離心（6000 r/min，5 min)去上清，用無菌蒸饋水洗漆沉淀3次 后，將菌體重懸于含乳酸鈉（50 mM)的無菌蒸餾水中。
[0007] 2 :將1取得的菌體重懸液置于血清瓶中，保持其厭氧條件。
[0008] 3 :用注射器將少量高濃度祖11(：14或（NH4)2PdCl4水溶液注入血清瓶中，使Au、Pd最 終濃度分別為0.05,0.07禮。
[0009] 4 :30°C培養(yǎng)lh后即形成納米金、鈀。
[0010] 本發(fā)明中電化學(xué)活性的測定是采用循環(huán)伏安法。具體操作步驟如下。
[0011] 1 :將按上述方法培養(yǎng)的菌液離心（6000 r/min，5 min)去上清，用無菌的蒸餾水洗 滌沉淀3次，得到干凈的菌體沉淀。
[0012] 2 :將1取得的菌體沉淀取5 ul滴加到干凈的玻碳電極上，自然晾干，菌體即固定 在電極上。
[0013] 3 :采用三電極體系進行電化學(xué)實驗，2制備好的電極為工作電極，Ag/AgCl電極 為參比電極，鉬絲電極為對電極。
[0014] 4 :用50 mM的磷酸鹽緩沖液（pH 7. 00)作電解液，掃描速率為10 mV/s。
[0015] 本發(fā)明所提供的生物納米金屬催化性能的電分析化學(xué)評定方法，操作簡單、方便 快捷，合成的微生物納米金屬具有良好的催化乳酸鹽氧化及氧氣還原的能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1 :厭氧條件下，希瓦氏菌合成納米金后的循環(huán)伏安圖。
[0017] 圖2 :厭氧條件下，希瓦氏菌合成納米金后的計時電流圖。
[0018] 圖3 :硫酸鹽還原菌合成的納米鈀修飾在玻碳電極上的循環(huán)伏安圖。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1 :圖1中a :希瓦氏菌合成納米金后的循環(huán)伏安圖；b :希瓦氏菌合成納米 金后，加入乳酸鈉為基底的循環(huán)伏安圖。圖1顯示加入乳酸鈉做基底后，希瓦氏菌的氧化電 流有明顯增加，這表明合成納米金后的希瓦氏菌具電化學(xué)活性，且對乳酸鹽氧化具有一定 的催化作用。
[0020] 實施例2 :由于圖1的循環(huán)伏安曲線顯示希瓦氏菌合成納米金后對乳酸鈉的電流 響應(yīng)主要表現(xiàn)在0.2 V的氧化峰上，因此將電壓穩(wěn)定在0.2V，進行計時電流的測定。圖2顯 示，當合成納米金后的希瓦氏菌電流穩(wěn)定后，加入乳酸鈉為基底，電流迅速升高10 nA。該結(jié) 果表明，合成納米金后的希瓦氏菌對乳酸鹽具有良好的電流響應(yīng)，能很好地催化乳酸鹽的 氧化。
[0021] 實施例3 :圖3顯示了硫酸鹽還原菌合成的納米鈀，在a :無氧、b :有氧條件下的循 環(huán)伏安圖。通入氧氣后，循環(huán)伏安的還原電流顯著增大且出現(xiàn)一個還原峰，經(jīng)驗證新出現(xiàn)的 還原峰來自于氧氣。這說明硫酸鹽還原菌合成的納米鈀是一種優(yōu)良的氧氣還原催化劑。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用希瓦氏菌和硫酸鹽還原菌合成納米金、鈀的方法，包括：將培養(yǎng)好的菌液 離心去上清，用無菌蒸餾水洗凈；在厭氧條件下，洗凈的菌株以乳酸鹽為電子供體，與金、鈀 鹽溶液共培養(yǎng)一段時間，即形成納米金、鈀。
2. 利用電分析化學(xué)方法評定生物納米金屬的催化性能，包括工作電極的制備和電化學(xué) 性質(zhì)的測定；工作電極制備：將菌體離心、無菌蒸餾水洗凈后滴加到電極表面，自然晾干后 即制備成工作電極；電化學(xué)性質(zhì)測定：利用三電極體系，進行循環(huán)伏安掃描和計時電流測 定；通過對比循環(huán)伏安圖加基底前后氧化還原電流的變化和電流-時間曲線的電流響應(yīng)， 評價微生物納米金屬對所加基底的催化性能。
【文檔編號】G01N27/48GK104111277SQ201310136617
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月19日
【發(fā)明者】趙峰, 吳冉冉, 陳立香 申請人:中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所