[发明专利]一种生物氧化制备石墨烯铁氧化物复合材料的方法

摘要

本发明属于生物合成纳米材料技术领域，涉及一种生物氧化制备石墨烯铁氧化物复合材料的方法。该生物合成方法为亚铁氧化菌的培养；FeCl2母液的配制；石墨烯母液的配制；利用生物氧化性合成石墨烯铁氧化物复合材料的方法。该方法的反应条件温和、成本低廉、操作简便且对环境友好，是一种绿色制备石墨烯铁氧化物复合材料的方法。

主权项

1.一种生物氧化制备石墨烯铁氧化物复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：亚铁氧化菌的培养：采用硝酸盐依赖型亚铁氧化菌作为制备石墨烯铁氧化物复合材料的微生物菌种，将细胞接种于含有碳酸盐缓冲溶液的矿物培养基中，接种比为5％‑10％，在30℃的厌氧条件下培养3‑5d；步骤2：FeCl2母液的配制：将FeCl2·4H2O溶于无氧的超纯水中，得到浓度为1‑2M的FeCl2母液，将母液灭菌后置于厌氧手套箱中在黑暗条件下密封保存；步骤3：石墨烯母液的配制：将石墨烯粉末添加至无菌的超纯水中，得到悬液；将悬液置于超声波清洗仪中振荡；分散后的悬液通过曝N2除去体系中的溶解氧，获得浓度为1‑2g/L的石墨烯悬液；步骤4：利用生物氧化能力合成石墨烯铁氧化物复合材料的方法：(1)培养步骤1中处于对数生长期的硝酸盐依赖型亚铁氧化菌；(2)通过向培养基中加入步骤2配制的FeCl2母液，使培养基中初始Fe(II)浓度为10mM；待体系中固相完全沉淀后，将培养基在厌氧条件下过0.22μm滤膜，获得澄清的含有Fe(II)的培养基，过膜后培养基中剩余Fe(II)的浓度约为初始的一半；(3)向步骤4(2)的过膜后的培养基中加入不同体积石墨烯母液，控制石墨烯与培养基的体积比介于1/400‑1/10，获得含有不同浓度石墨烯的矿物培养基；将培养基在厌氧条件下静置培养3‑5h，使Fe(II)被石墨烯充分吸附；以吸附在石墨烯表面的Fe(II)作为前体，通过亚铁氧化菌将其氧化为铁氧化物，从而形成石墨烯铁氧化物复合材料；(4)将步骤4中(1)处于对数生长期的亚铁氧化菌菌液投加于步骤4(3)所述的培养基中，细胞接种比：8％，石墨烯投加浓度：5‑100mg/L，通过改变石墨烯的投加浓度调控形成的铁氧化物的种类和含量；将上述体系在30℃的厌氧环境中静置培养5‑8d，获得生物合成的石墨烯铁氧化物复合材料。