[发明专利]一种产氢的氧缺陷二氧化钛与大肠杆菌生物复合系统的制备

权利要求书

1.一种产氢的氧缺陷二氧化钛纳米粒子和大肠杆菌生物复合系统的制备方法，其特征在于制备和检测方法是按下述步骤进行的：

步骤一、将1.0g TiO₂ NPs与1.0g的NaBH₄共同研磨30min，在管式炉中氮气的保护下以10℃/min的升温速率升温至300℃，保持90min；

步骤二、将上述材料冷却至室温后用水和乙醇去除未反应的NaBH₄，于50℃真空干燥，得到氧缺陷TiO_2-x NPs；

步骤三、用聚乙烯亚胺PEI修饰氧缺陷TiO_2-xNPs，在磁力搅拌器上混合均匀，离心清洗后，使用Zeta电位测定TiO_2-x NPs的电性；

步骤四、配置大肠杆菌生长所需的LB培养液，调节PH至7.3-7.4，将配置好的LB培养液放在高压蒸汽灭菌锅中121℃灭菌20min；

步骤五、待灭菌的培养液静置室温后，在超净台中接种细菌，将接种好的细菌培养液放置在摇床中培养，温度37℃，转速100rpm；

步骤六、使用紫外-可见吸收光谱测定细菌的OD600，当细菌培养液的OD600值为0.5时，加入200ug/ml经过聚乙烯亚胺修饰过的氧缺陷二氧化钛纳米粒子，培养2-4小时使氧缺陷二氧化钛纳米粒子和细菌结合；

步骤七、将上述培养液3000r min^-1离心10min，将沉淀转入厌氧瓶中，加入灭菌过的新鲜培养液，所述培养液由0.5g酵母浸膏、1g-1.5g蛋白胨、1g-1.2g氯化钠、100ml去离子水、葡萄糖组成，放入摇床中过夜培养，使细菌适应厌氧环境；

步骤八、将上述厌氧培养后的细菌3000r min^-1离心10min后，放入100ml的厌氧反应器中，加入新的灭菌过的培养液中，所述培养液由0.5g酵母浸膏、1g-1.5g蛋白胨、1g-1.2g氯化钠、100ml去离子水、12.1mg半胱氨酸、葡萄糖、甲基紫精组成；

步骤九、开始测定TiO_2-x-E.Coli生物复合系统的产氢量，从第0小时开始测定，一共测定3个小时。

2.根据权利要求1所述的一种产氢的氧缺陷二氧化钛纳米粒子和大肠杆菌生物复合系统的制备方法，其特征在于步骤六中添加的氧缺陷二氧化钛纳米粒子是将饱和TiO₂纳米颗粒与NaBH₄混合在高温下处理获得的，氧缺陷TiO_2-x纳米颗粒在可见区和近红外区的光吸收大大增强。

3.根据权利要求1所述的一种产氢的氧缺陷二氧化钛纳米粒子和大肠杆菌生物复合系统的制备方法，其特征在于步骤六中添加的氧缺陷二氧化钛纳米粒子经过聚乙烯亚胺修饰后，由负电变成了正电，这样表面带负电的细菌可以与TiO_2-x NPs通过静电相互作用结合。

4.根据权利要求1所述的一种产氢的氧缺陷二氧化钛纳米粒子和大肠杆菌生物复合系统的制备方法，其特征在于步骤七中将与氧缺陷二氧化钛纳米粒子结合后的细菌进行离心并更换了新的培养液，在厌氧瓶中培养使其适应厌氧环境。

5.根据权利要求1所述的一种产氢的氧缺陷二氧化钛纳米粒子和大肠杆菌生物复合系统的制备方法，其特征在于步骤九研究了TiO_2-x-E.Coli生物复合系统的产氢量,该系统在可见光780nmλ420nm照射下三小时产氢量能够达到1.25mmol，是TiO₂-E.Coli生物复合系统产氢量的1.31倍，是纯大肠杆菌产氢量的3.13倍，显著提高了产氢效率。