[发明专利]微生物菌体制备空心壳-壳结构微纳米金属材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于吸波、电磁屏蔽、磁性药物、生物电路、生物传感器等空心壳-壳结构的功能性材料，更特别地说，是指一种在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时引入金属沉积所需的活性点，引发金属在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时沉积，形成空心壳-壳结构的微纳米金属材料的方法。

背景技术

微生物菌体形态各异，包括有螺旋状、球状、盘碟状、星形等，这些形状多样的微生物菌体为构造微结构提供了天然“型材”，并且微生物菌体的繁殖过程提供了“剪裁”好的材料基体；同时，微生物菌体具有比表面积大、转化能力强、繁殖速度快、易变异、适应性强及分布广、种类多等特点；此外，微生物菌体细胞壁具有由肽聚糖和磷壁酸等组成带有负电荷的高聚物，这些高聚物可以通过静电作用吸附金属离子或纳米粒子。以微生物约束成型方法合成与组装微纳米材料而得到的微纳米结构组装体可以是微纳米结构材料，微纳米器件或微纳米体系等。

微生物约束成型方法是将具有微纳米结构、形状容易控制的微生物形体作为模板，通过物理、化学或生物的方法以微生物形体约束微纳米金属材料的合成过程。

空心微纳米金属材料具有良好的机械性能、力学性能，并且具有优良的电、磁性能而被广泛应用，但是空心壳-壳双层金属结构的微纳米金属材料的制备较难。

专利号ZL 02130836.5中公开了“以微生物细胞为模板的空心金属微粒及其制备方法”，该专利文献以微生物为模板，并在微生物外表包覆金属材料层形成空心金属微粒。此种方法制得的空心金属微粒的中心仍然微生物形体。

发明内容

本发明的目的是提出一种在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时包覆金属材料形成空心壳-壳结构的微纳米金属材料，该方法在细胞壁的内表面和外表面同时引入金属沉积所需的活性点，通过金属在活性点沉积最终形成空心壳-壳结构的微纳米金属材料，内层壳包覆的是细胞质，壳-壳之间包覆的是细胞壁。

本发明一种在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时沉积金属层形成空心壳-壳结构的微纳米金属材料，包括有下列步骤：

第一步：微生物菌体敏化-活化体的制备

将0.05g氯化钯加入到45ml盐酸溶液中(盐酸和水的体积分别是15ml和30ml形成盐酸溶液)，在温度25～30℃，搅拌速度300～600r/min下搅拌10～15min制成氯化钯溶液；

将微生物菌体加入到氯化钯溶液中，在温度25～30℃，搅拌速度300～600r/min下搅拌10～15min形成微生物菌体氯化钯溶液；

将0.2g氯化亚锡加入到微生物菌体氯化钯溶液中，在温度25～30℃，搅拌速度300～600r/min下搅拌10～15min后，再加入1.6g氯化亚锡，在温度25～30℃，搅拌速度300～600r/min下搅拌25～30min，得到微生物菌体的敏化-活化体。

第二步：金属层-细胞壁-金属层的夹层结构制备

将微生物菌体的敏化-活化体放入pH＝9.0～9.3、温度30～40℃的化学镀液中，在搅拌速度300～600r/min下搅拌50～100min，使微生物菌体的细胞壁内表面和外表面同时沉积金属，形成金属层-细胞壁-金属层的夹层结构的微纳米金属材料，用去离子水冲洗，经过滤收集；

化学镀液由硫酸钴、硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸三钠、氯化铵和去离子水组成，100ml的去离子水中含有0.2～3g的硫酸钴、0.2～3g的硫酸镍、2～3g的次亚磷酸钠、3～4g的柠檬酸三钠、4～5g的氯化铵；

第三步：将第二步制得的夹层结构的微纳米金属材料放入乙醇中，超声波清洗5～10min后、抽滤得到醇洗夹层结构的微纳米金属材料；所述超声波清洗的功率为50W；

第四步：将第三步得到的醇洗夹层结构的微纳米金属材料放于50～60℃烘箱中干燥2～3h后得到空心壳-壳结构的微纳米金属材料；烘箱功率为400W。

本发明采用在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时沉积金属层形成空心壳-壳结构的微纳米金属材料的优点：

1)可以在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时引入金属沉积所需活性点。

2)可以在微生物菌体细胞壁内表面和外表面同时沉积金属层，形成金属层-细胞壁-金属层的夹层结构。

3)本发明可以得到微纳米尺寸的空心壳-壳结构的微纳米金属材料。

4)本发明应用的空心壳-壳结构的微纳米金属材料工艺操作可控且简单，成本低。

5)采用本发明方法的带的空心壳-壳结构的微纳米金属材料具有较好的磁性能。

附图说明