[发明专利]一种生物法制备二氧化钛管基复合材料的方法

说明书

本发明公开了一种生物法制备二氧化钛管基复合材料的方法，经LB培养基配制、厌氧培养基配制、MR‑1菌种的接种和培养、二氧化钛纳米管(TNTs)合成、母液的配制、二氧化钛纳米管基复合材料的制备等步骤，以取自环境中的微生物Shewanella oneidensis MR‑1为生物还原剂和模板剂，在TNTs管壁上原位合成Ag₂S NPs，从而一步形成Ag₂S/TNTs纳米管基复合材料，本方法不仅经济有效且低碳环保，避免了化学试剂的添加，而且不消耗任何能源，同时本方法生产的Ag₂S/TNTs纳米管基复合材料，用于催化还原环境难降解具有生物毒性的有机污染物对硝基苯酚，催化效率高。

技术领域

本发明涉及一种二氧化钛纳米管基复合材料的方法，具体为一种生物法制备二氧化钛管基复合材料的方法。

技术背景

硫化银纳米颗粒是一种窄能带半导体，具有较高的光学性能、催化性能以及化学稳定性，广泛应用于光电池、离子导体、红外检测器和催化降解污染物等领域。但由于硫化银纳米颗粒具有较大的比表面能而易团聚，一般是将硫化银纳米颗粒负载于一定的载体上提高其分散性和稳定性。一维二氧化钛纳米管(TiO₂ nanotubes，简称TNTs)具有较大的比表面积能提供更多的活性位点，且一维纳米管有利于电子的转移以提高催化效率。但是目前在合成硫化银负载二氧化钛基复合材料的方法有电化学法、热分解法、连续离子沉积法等方法，大多都会使用有毒有害的化学试剂以及需要一定的特殊条件(如高温高压)，不仅会对环境造成二次污染，而且条件苛刻、加工成本高，能源利用率低。

生物法合成纳米材料是利用生物活性分子在细胞内或细胞外自组装形成纳米材料的技术。较传统物理、化学等方法，生物法具有清洁、无毒、环境友好，反应条件温和可控，不需要额外添加还原剂，效率高等优点。

奥奈达希瓦氏菌菌株(Shewanella oneidensis MR-1，简称S.oneidensis MR-1)是一种模式金属还原菌，在厌氧条件下，它能够利用多种金属化合物和硫化物等作为电子受体进行呼吸代谢。之所以其具有超强的电子传递和还原能力，是因为S.oneidensis MR-1能够将细胞质内或细胞内膜产生的电子通过定位细胞内膜、细胞膜周质和细胞外膜上的c-血红色素蛋白或还原酶所组成的具有多样性的电子传递系统，最终传递到存在于细胞外环境中的电子受体。其电子受体包括有机物、金属氧化物以及硫化物等20多种不同的电子受体，因此在环境生物修复和生物降解方面具有广阔的应用前景。

所以，需要建立一种基于利用取自环境中的微生物制备银负载二氧化钛纳米管基复合材料的制备方法，实现Ag₂S/TNTs纳米复合材料制备的经济有效、低碳环保的目标。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种生物法制备二氧化钛管基复合材料的方法，避免了化学试剂的添加，而且不消耗任何能源，实现经济有效且低碳环保的目标。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物法制备二氧化钛管基复合材料的方法，包括如下步骤：

S1、配制LB培养基：称取一定量的胰蛋白胨、酵母粉、NaCl，加入去离子水中，混匀，分装密封，高温高压灭菌冷却后保存，备用；

S2、配制厌氧培养基：称取一定量的N-(2-羟乙基)哌嗪-N'-2-乙烷磺酸、乳酸钠、氯化钠、硫酸铵、七水合硫酸镁、微量元素储备液、超纯水，混匀，并用NaOH溶液调节pH至7.0，定容并分装于血清瓶中，充氮气5min以排尽瓶内溶解氧，用丁基橡胶塞密封，加盖，高温高压灭菌后保存备用；

S3、MR-1菌种的接种和培养：先将S.oniedensis MR-1菌株接种到LB培养基中培养，将培养后的菌液5000-7000rpm条件下离心2-8min，弃去上清液，并用灭菌后的厌氧培养基将底部的菌体重悬，备用；