利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼制備貴金屬鈀納米棒的方法
【專利摘要】一種利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼制備貴金屬鈀納米棒的方法，該方法主要是將棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用超純水進(jìn)行分散得到灰白色的多角體懸液，在多角體懸液中加入堿解液后靜置15～25min，再用冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7后加入氯仿，以5000～6000r/min離心5～10min后，將上清液吸出，在4～10℃，25000～30000r/min下離心1～2h，將所得沉淀斑用PBS溶液重懸，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液；向該溶液中加入PdCl2溶液，充分混勻，于20～30℃，130～170r/min下?lián)u床孵化15～25h，即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈀納米棒。本發(fā)明工藝簡單，環(huán)保高效，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；制備的鈀納米棒形貌穩(wěn)定，尺寸均一。
【專利說明】利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼制備貴金屬鈀納米棒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米材料的制備方法，特別是貴金屬鈀納米棒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于貴金屬納米材料具有表面-界面效應(yīng)，小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道，所以貴金屬納米材料表現(xiàn)出獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、催化和超導(dǎo)等特性。這些獨(dú)特的性能使它在光學(xué)、傳感器、催化和生物檢測分析等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，因而越來越受到人們的廣泛關(guān)注。納米材料的另一大特點(diǎn)就是它的性質(zhì)會(huì)隨著尺寸、形貌及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生改變，所以人們期望通過簡單綠色的方法可以得到結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸可調(diào)控，分布均勻，穩(wěn)定性較好的貴金屬納米材料。
[0003]近年來，人們嘗試用不同的方法和模板來控制合成不同形態(tài)的鈀納米材料。例如，電化學(xué)沉積法、水熱法、模板法、溶膠凝膠法等。其中利用生物模板法制備鈀納米材料已經(jīng)成為一個(gè)新趨勢，如 Alexander S.Freer 等人(Journal of Colloid and InterfaceScience, 2013，392，213 - 218)利用了煙草花葉病毒生物模板合成制備了鈀納米棒，他們首先將煙草花葉病毒進(jìn)行基因改造，使其衣殼蛋白的氨基酸有所改變，目的是更好地吸附鈀納米粒子，但同時(shí)也增加了實(shí)驗(yàn)過程的復(fù)雜性。制備過程復(fù)雜，制備周期延長。Elizabeth
S.Royston等人(Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 332, 402 - 407)也是利用煙草花葉病毒為最初模板，在其上附著硅，然后硅/病毒復(fù)合結(jié)構(gòu)作為模板制備鈀納米棒，實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，提高了生產(chǎn)成本。Yi Hsiu Chen等人(J.Am.Chem.Soc, 2009, 131, 9114 -9121.)用種子介導(dǎo)的方法來合成鈀納米棒，雖然合成工藝得到了一定程度的簡化，但合成出的鈀納米棒結(jié)形貌不一，結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。還有一些學(xué)者用電化學(xué)的方法制備鈀納米棒，但形貌和尺寸的穩(wěn)定性皆不太理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、安全無害、產(chǎn)率高，制備的鈀納米棒形貌一致、尺寸均勻的利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼制備貴金屬鈀納米棒的方法。本發(fā)明主要是利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼的固有形貌，將PdC12溶液直接加入到提純的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液中，經(jīng)過特定時(shí)間的孵化處理，得到具有特定形貌、分散均勻的鈀納米棒。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006](I)棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼的制備:
[0007]每Img的棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用100 μ L的超純水進(jìn)行超聲分散，得到灰白色的多角體懸液，按多角體懸液:堿解液的體積比=4?6:1的比例，在多角體懸液中加入堿解液后靜置15?25min，上述的堿解液為0.3mol/L碳酸鈉，0.5mol/L氯化鈉和0.03mol/L乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液。再用濃度為0.5mol/L的冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7，按上述液體總量:氯仿體積=4?6:1的方式加入氯仿,震蕩5?lOmin。以5000?6000r/min離心5?IOmin后，將上層液體即上清液吸出，每4?6mL上清液裝入一支超離管，在4?10°C, 25000?30000r/min下超速離心I?2h，將所得沉淀斑用PBS溶液重懸，PBS溶液體積:原上清液的體積=1:3?5，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液。
[0008](2)貴金屬鈀納米棒的制備:
[0009]按棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液:濃度為5?IOmMPdCl2溶液的體積=2?4:1的比例向步驟(I)制得的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液中加入PdCl2溶液，充分混勻，于20?30°C, 130?170r/min下?lián)u床孵化15?25h,即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈕納米棒。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)代技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1、直接采用天然的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼作為模板，原料簡單易得，安全無害，生產(chǎn)成本低。
[0012]2、制備方法工藝簡單，條件溫和，環(huán)保高效，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013]3、制備的鈀納米棒形貌穩(wěn)定，尺寸均一，分散好，有望在催化燃料電池、催化汽車尾氣和生物傳感等方面有重要應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提純得到的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼的低倍數(shù)的TEM圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的低倍數(shù)鈀納米棒TEM圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2提純得到的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼的高倍數(shù)的TEM圖；
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2制備得到的高倍數(shù)鈀納米棒TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]將50mg的棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用5mL冷的超純水進(jìn)行分散，所用超純水均由英國海威考姆勃市威望迪純水系統(tǒng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的PL5124-PALL型號(hào)超純水儀制備的，得到灰白色的多角體懸液，向多角體懸液中加入堿解液1.25mL后靜置15min，所述堿解液為0.3mol/L碳酸鈉，0.5mol/L氯化鈉和0.03mol/L乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液。用濃度為0.5mol/L的冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7,加入氯仿1.25mL,震蕩5min。以5000r/min離心IOmin后，將上層液體即上清液吸出，每4mL上清液裝入一支超離管，在4°C，28000r/min下離心lh，將所得沉淀斑用1.33mL PBS溶液重懸，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液。
[0020]如圖1所示，可以看出所用的模板為桿狀結(jié)構(gòu)，圖中的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼分布均勻，長為280?400nm,直徑為30?45nm,形貌完好,濃度適中，只有少部分病毒核衣殼發(fā)生了彎曲變形或斷裂，適合用作制備鈀納米棒的模板。
[0021]取300 μ L棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液加入100 μ L濃度為5mM的PdCl2溶液，充分混勻，于25°C，150r/min下?lián)u床孵化20h，即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈀納米棒。
[0022]如圖3所示，可以看到所得到的鈀納米棒均勻分布，不團(tuán)聚，大小和形狀與模板一致。
[0023]實(shí)施例2
[0024]將50mg的棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用5mL冷的超純水進(jìn)行分散，所用超純水均由英國海威考姆勃市威望迪純水系統(tǒng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的PL5124-PALL型號(hào)超純水儀制備的，得到灰白色的多角體懸液；向多角體懸液加入堿解液0.83mL后靜置25min，所述堿解液為0.3mol/L碳酸鈉，0.5mol/L氯化鈉和0.03mol/L乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液。用濃度為0.5mol/L的冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7,加入氯仿1.46mL,震蕩8min。以6000r/min離心5min后，將上層液體即上清液吸出，每6mL上清液裝入一支超離管，在10°C，30000r/min下離心2h，將每支所得沉淀斑用1.2mL PBS溶液重懸，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液。
[0025]如圖2所示，可以看到桿狀病毒核衣殼是由多個(gè)衣殼粒螺旋堆疊組成的，衣殼粒的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，所以在衣殼粒的表面均勻分布著許多活性官能團(tuán)，如羥基、羧基，這些活性官能團(tuán)為貴金屬粒子的形核提供位點(diǎn)。并且很多蛋白質(zhì)都具有還原性，這些具有還原性的蛋白質(zhì)把吸附在表面的Pd離子還原為鈀原子，鈀原子在桿狀病毒核衣殼上聚集成為鈀納米棒。
[0026]取500 μ L棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液，加入250 μ L濃度為5mM的PdCl2溶液，充分混勻，于20°C，130r/min下?lián)u床孵化25h，即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈀納米棒。
[0027]如圖4所示，圖中的鈀納米棒表面光滑均勻，說明鈀在其模板上均勻的分散，該納米棒長約為300nm,直徑約為30nm。
[0028]實(shí)施例3
[0029]將50mg的棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用5mL冷的超純水進(jìn)行分散，所用超純水均由英國海威考姆勃市威望迪純水系統(tǒng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的PL5124-PALL型號(hào)超純水儀制備的，得到灰白色的多角體懸液，向多角體懸液中加入ImL堿解液后靜置20min，所述堿解液為0.3mol/L碳酸鈉，0.5mol/L氯化鈉和0.03mol/L乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液。用濃度為0.5mol/L的冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7,加入氯仿ImL,震蕩lOmin。以5500r/min離心IOmin后，將上層液體即上清液吸出，每5mL上清液裝入一支超離管，在6°C，25000r/min下離心1.5h，將每支所得沉淀斑用1.25mL PBS溶液重懸，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液。
[0030]取300 μ L棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液，加入75 μ L濃度為IOmM的PdCl2溶液，充分混勻，于30°C，170r/min下?lián)u床孵化15h，即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈀納米棒。
【權(quán)利要求】
1.一種利用棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼制備貴金屬鈀納米棒的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼的制備: 每Img的棉鈴蟲核型多角體病毒粉末用100 μ L的超純水進(jìn)行超聲分散，得到灰白色的多角體懸液，按多角體懸液:堿解液的體積比=4?6:1的比例，在多角體懸液中加入堿解液后靜置15?25min，再用濃度為0.5mol/L的冰醋酸調(diào)節(jié)pH值至7，按上述液體總量:氯仿體積=4?6:1的方式加入氯仿，震蕩5?IOmin,以5000?6000r/min離心5?IOmin后，將上層液體即上清液吸出，每4?6mL上清液裝入一支超離管，在4?10°C，25000?30000r/min下超速離心I?2h，將所得沉淀斑用PBS溶液重懸，PBS溶液體積:原上清液的體積=1:3?5，即得棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液； (2)貴金屬鈕I納米棒的制備: 按棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液:濃度為5?IOmMPdCl2溶液的體積=2?4:1的比例向步驟(I)制得的棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼溶液中加入PdCl2溶液，充分混勻，于20?30°C，130?170r/min下?lián)u床孵化15?25h，即得到棉鈴蟲桿狀病毒核衣殼負(fù)載的貴金屬鈀納米棒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核型多角體蛋白負(fù)載的貴金屬納米粒子的制備方法，其特征在于:所述的堿解液為0.3mol/L碳酸鈉,0.5mol/L氯化鈉和0.03mol/L乙二胺四乙酸二鈉的混合溶液。
【文檔編號(hào)】B22F9/24GK104001931SQ201410197014
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】高發(fā)明, 羅京京, 龐桂桂, 王紀(jì)平, 劉鵬 申請人:燕山大學(xué)