[发明专利]一种生物合成空心微纳米四氧化三铁的方法

说明书

本发明公开了一种生物合成空心微纳米四氧化三铁的方法，属于生物合成领域。本发明方法利用到铁基质硝酸盐还原菌和异化金属还原菌，铁基质硝酸盐还原菌以Fe²⁺或Fe²⁺/乙酸钠为电子供体将NO₃^‑还原为N₂的同时在铁基质硝酸盐还原菌表面形成铁氧化物或铁氢氧化物，异化金属还原菌再以乙酸钠为电子供体将铁基质硝酸盐还原菌表面的铁氧化物或铁氢氧化物还原成微纳米四氧化三铁，再除去四氧化三铁内部的微生物生物质，得到空心微纳米四氧化三铁。本发明通过生物合成空心微纳米四氧化三铁材料的方法反应条件温和，能耗低、成本低，能利用农业及城市固体有机废弃物的水解发酵产物，在制备纳米材料的同时对环境治理具有重要的意义。

技术领域

本发明属于生物合成领域，具体涉及一种生物合成空心微纳米四氧化三铁的方法。

背景技术

磁性微纳米四氧化三铁是一种特殊功能的纳米材料，具有超顺磁性、小尺寸效应、量子隧道效应等。纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一，在催化剂、记录材料，磁流体材料、电子材料、造影成像、靶向给药、药物载体、DNA检测等应用领域表现出良好的应用前景。

磁性纳米四氧化三铁的制备方法有沉淀法、热分解法、水热法、溶剂热法、微乳液法、空气氧化法、静电纺丝法及微波法。沉淀法的pH值较高，且制备过程不易控制。热分解法是指将有机铁化合物溶解在溶剂中，控制反应温度，然后在高压反应釜或者借助冷凝回流使反应物分解、沉淀得到的产物。热分解法制备的磁性粒子一般结晶度高，但磁性粒子亲水性能较差。水热法及溶剂热法统称热液法，是指以水或者溶剂作为分散介质，在密封反应容器中，在高温、高压条件下发生反应而得到磁性粒子，该方法能耗高、反应条件比较苛刻。微乳液法对于制备分布窄、形态规整、分散好的纳米粉体是一种很好的制备方法。它是在微乳液滴空间中进行反应，微乳液的制备较复杂。上述方法都适合制备实心微纳米四氧化三铁。

微纳米结构四氧化三铁空心微球具有低密度、高比表面的特性，而且其空心部分可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体，使得其在微波吸收材料和药品传输等许多技术领域都有重要的应用前景。制备空心球最常用的方法是模板法，模板法过程复杂、成本高，需要借助大量的有机物质而且不容易控制空心部分的形状和尺寸。溶剂热法结合奥斯特瓦尔德熟化过程制备铁氧体空心球，相对模板法是一种方便快捷较环保的方法，但是需要乙二醇，且需在高温、密封的反应釜中保持一段较长的反应时间，其能耗较高。上述方法都为化学合成法，一般来说过程复杂、能耗高、成本高。因此，开发一种易控制、反应条件温和及环境友好的磁性空心微纳米四氧化三铁的制备方法具有十分重要意义。目前，对于生物法制备空心微纳米四氧化三铁的方法鲜有报道。

发明内容

为了克服传统磁性空心微纳米四氧化三铁制备方法存在的不足，本发明的目的在于提供了一种生物合成空心微纳米四氧化三铁的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物合成空心微纳米四氧化三铁的方法，其利用到铁基质硝酸盐还原菌和异化金属还原菌，铁基质硝酸盐还原菌以Fe²⁺或Fe²⁺/乙酸钠为电子供体将硝酸根离子(NO₃^-)还原为N₂的同时在铁基质硝酸盐还原菌表面形成铁氧化物或铁氢氧化物，异化金属还原菌再以乙酸钠为电子供体将铁基质硝酸盐还原菌表面的铁氧化物或铁氢氧化物还原成微纳米四氧化三铁；离心收集微纳米四氧化三铁，冷冻干燥后在隔绝空气、高温条件下除去四氧化三铁内部的微生物生物质，得到空心微纳米四氧化三铁。