[發(fā)明專(zhuān)利]生物納米金屬催化性能的電分析化學(xué)評(píng)定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310136617.1
• 申請(qǐng)日: 2013-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104111277A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙峰;吳冉冉;陳立香
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01N27/30
• 分類(lèi)號(hào): G01N27/30;G01N27/48;B22F9/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

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。此外，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(jì)時(shí)電流法）評(píng)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)

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(guò)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(guò)程中金屬在細(xì)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(xì)胞膜上，其粒徑小，顆粒分布均勻，有較高的動(dòng)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(hào)也極易被捕捉到。

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(lái)進(jìn)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(cè)物質(zhì)含量之間的關(guān)系作為計(jì)量的基礎(chǔ)。本發(fā)明通過(guò)分析循環(huán)伏安曲線(xiàn)中氧化還原峰電流及峰位置的改變，觀察計(jì)時(shí)電流曲線(xiàn)中的電流響應(yīng)，來(lái)評(píng)定生物納米金屬對(duì)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(jìn)行微量操作；儀器簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)并易于自動(dòng)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用電分析化學(xué)手段評(píng)定生物納米金屬催化性能的方法。

本發(fā)明中合成納米金屬的具體步驟如下。

1：將培養(yǎng)好的菌液離心（6000?r/min，5?min）去上清，用無(wú)菌蒸餾水洗滌沉淀3次后，將菌體重懸于含乳酸鈉（50?mM）的無(wú)菌蒸餾水中。

2：將1取得的菌體重懸液置于血清瓶中，保持其厭氧條件。

3：用注射器將少量高濃度HAuCl₄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?mM。

4：30℃培養(yǎng)1h后即形成納米金、鈀。

本發(fā)明中電化學(xué)活性的測(cè)定是采用循環(huán)伏安法。具體操作步驟如下。

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(wú)菌的蒸餾水洗滌沉淀3次，得到干凈的菌體沉淀。

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。

3：采用三電極體系進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，2制備好的電極為工作電極，Ag/AgCl?電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極。

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。

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(píng)定方法，操作簡(jiǎn)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。

附圖說(shuō)明

圖1：厭氧條件下，希瓦氏菌合成納米金后的循環(huán)伏安圖。

圖2：厭氧條件下，希瓦氏菌合成納米金后的計(jì)時(shí)電流圖。

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(shí)施方式

實(shí)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(duì)乳酸鹽氧化具有一定的催化作用。

實(shí)施例2：由于圖1的循環(huán)伏安曲線(xiàn)顯示希瓦氏菌合成納米金后對(duì)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(jìn)行計(jì)時(shí)電流的測(cè)定。圖2顯示，當(dāng)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(duì)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。

實(shí)施例3：圖3顯示了硫酸鹽還原菌合成的納米鈀，在a：無(wú)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(gè)還原峰，經(jīng)驗(yàn)證新出現(xiàn)的還原峰來(lái)自于氧氣。這說(shuō)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。