一种利用放线菌制备银纳米线的方法与流程

本发明属于电子材料制备及应用技术领域，具体是涉及一种利用放线菌制备银纳米线的方法。

背景技术：

银由于其独特的物理化学性质，在电工电子、光学、催化、和信息存储等方面有着广泛应用。尤其银纳米线是制造全印制电子技术中的导电“墨水”的关键材料之一，随着电子技术的进步、电子产品集成度的提升，已经应用于柔性电路材料、透明电极材料，薄膜太阳能电池和高亮度led导电胶等领域。

目前，现有的银纳米线的制备过程中需添加合成模板，模板主要有聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，季铵盐型阳离子，十六烷基三甲基溴化铵，另外还必需要添加葡萄糖或乙二醇等作为还原剂。现有制备工艺繁琐，且反应副产物有一定毒性，会污染环境。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术上述的问题，提供一种工艺简单、成本低、适合工业化生产的利用放线菌制备银纳米线的方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：一种利用放线菌制备银纳米线的方法，以放线菌菌丝为模板兼还原剂，在水热条件下，还原硝酸银为高长径比的银纳米线。

作为本发明的优选技术方案，利用放线菌制备银纳米线的方法步骤如下：

1)、将放线菌菌丝和硝酸银溶液混合均匀，放置于高压反应釜中，进行水热反应；

2)、反应结束后经过滤洗涤，获得具高长径比的银纳米线材料。

进一步地，利用放线菌制备银纳米线的方法中，放线菌菌丝的制作方法为：

组分为8-12g的葡萄糖，0.4-0.6g的(nh4)2so4，0.2-0.4g的nacl，0.2-0.4g的mgso4，0.02-0.04g的feso4，0.02-0.04g的mnso4，0.4-0.6g的k2hpo4和1000ml的蒸馏水；调节体系ph值为7.0-7.5，26-30℃下培养6-8天；然后过滤收集放线菌菌丝，使用去离子水洗涤，滤干，获得含水率为70-90％的放线菌菌丝。

进一步地，利用放线菌制备银纳米线的方法中，作为反应原料的硝酸银溶液的质量体积浓度为0.008-0.012g/ml，硝酸银溶液中溶质硝酸银与放线菌菌丝干重的质量比为0.4-0.8：1。

进一步地，利用放线菌制备银纳米线的方法中，水热反应的反应温度为150-170℃，反应时间为8-15h。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、本发明使用放线菌和硝酸银为反应原料，通过水热法一步制备高长径比银纳米线。通过电镜和xrd表征，证实获得的是长径比为100-500：1的高长径比银纳米线材料，且银纳米线为单晶结构。放线菌无需经过特殊选育即可实现制备银纳米线，且制备产物纯度高，品质优良。

2、本发明工艺简单，整个制备体系容易构建、操作简便、条件易控、成本低廉、适合于大规模工业化生产。

3、本发明采用放线菌菌丝作为模板，兼还原剂，在制备过程中产生的副产物少，是一种环保型合成工艺。

附图说明

以下结合实施例和附图对本发明作出进一步的详述。本发明方法使用场发射扫描电子显微镜(fe-sem)和xrd等仪器对所得产物的结构、形态等进行表征。

图1是放线菌菌悬液的照片。

图2是放线菌菌丝吸附硝酸银溶液后的照片。

图3是制备产物的低(a)、高(b)倍率fe-sem图。

图4是制备产物的扫描电镜能谱分析图。

图5是制备产物的xrd图。

图6是利用放线菌制备银纳米线的反应机理。

具体实施方式

实施例1

一种利用放线菌制备银纳米线的方法，以放线菌菌丝为模板兼还原剂，在水热条件下，还原硝酸银为高长径比的银纳米线。具体步骤如下：

1)、制作放线菌菌丝

组分为10g的葡萄糖，0.5g的(nh4)2so4，0.3g的nacl，0.3g的mgso4，0.03g的feso4，0.03g的mnso4，0.5g的k2hpo4和1000ml的蒸馏水；调节体系ph值为7.2，28℃下培养7天。获得的放线菌菌悬液的照片如图1所示，呈酱红色液体。

接着，过滤收集放线菌菌丝，使用去离子水洗涤，滤干，获得含水率为80％的放线菌菌丝，重量(鲜重)为2g。

2)、将步骤1)获得的2g放线菌菌丝和25ml、浓度为0.01g/ml的硝酸银溶液混合均匀，硝酸银溶液中溶质硝酸银与放线菌菌丝干重的质量比为0.625：1。放线菌菌丝吸附硝酸银溶液后的照片如图2所示。

然后将该混合物放置于高压反应釜中，进行水热反应，反应温度为160℃，反应时间为12h。

3)、反应结束后过滤、经去离子水洗涤，获得银纳米线材料。

图3-5是制备产物的低、高倍率fe-sem图，图4-5依次是制备产物的扫描电镜能谱分析图、xrd图。通过图3可以看出产物中可见大量高直径比的纳米线，纳米线最长线长至少可达40μm左右(图3a)，而纳米线直径最细的可达150nm左右(图3b)，因此，制备产物确实为高长径比(267：1)的纳米线产物。通过图4可以看出该纳米线的元素组成中，主要是ag。结合图3可知制备产物为高长径比的银纳米线。最后，通过图5可以看出，该纳米线的单晶纳米线产物。

图6示出了利用放线菌制备银纳米线的反应机理，由图6可以看出放线菌菌丝起到了模板兼还原剂的作用，在菌悬液中起到还原性作用的-cho基团、-oh基团，以及起到络合性作用的-cooh基团、-nh2基团的共同作用下，经过水热晶化反应，即可在作为模板作用的菌丝上形成高长径比的银纳米线。

实施例2

一种利用放线菌制备银纳米线的方法，以放线菌菌丝为模板兼还原剂，在水热条件下，还原硝酸银为高长径比的银纳米线。具体步骤如下：

1)、制作放线菌菌丝

组分为8g的葡萄糖，0.6g的(nh4)2so4，0.2g的nacl，0.4g的mgso4，0.02g的feso4，0.04g的mnso4，0.4g的k2hpo4和1000ml的蒸馏水；调节体系ph值为7.0，30℃下培养6天。接着，过滤收集放线菌菌丝，使用去离子水洗涤，滤干，获得含水率为90％的放线菌菌丝，重量(鲜重)为3g。

2)、将步骤1)获得的3g放线菌菌丝和25ml、浓度为0.0096g/ml的硝酸银溶液混合均匀，硝酸银溶液中溶质硝酸银与放线菌菌丝干重的质量比为0.8：1。然后将该混合物放置于高压反应釜中，进行水热反应，反应温度为150℃，反应时间为15h。

3)、反应结束后过滤、经去离子水洗涤，获得银纳米线材料。

通过对制备产物的fe-sem分析可知，产物中可见大量高直径比的纳米线，纳米线最长线长至少可达60μm左右，而纳米线直径最细的可达400nm左右，因此，制备产物确实为高长径比(150：1)的纳米线产物。结合该产物的扫描电镜能谱、xrd分析可知，该纳米线的单晶ag纳米线产物。

实施例3

一种利用放线菌制备银纳米线的方法，以放线菌菌丝为模板兼还原剂，在水热条件下，还原硝酸银为高长径比的银纳米线。具体步骤如下：

1)、制作放线菌菌丝

组分为12g的葡萄糖，0.4g的(nh4)2so4，0.4g的nacl，0.2g的mgso4，0.04g的feso4，0.02g的mnso4，0.6g的k2hpo4和1000ml的蒸馏水；调节体系ph值为7.5，26℃下培养8天。接着，过滤收集放线菌菌丝，使用去离子水洗涤，滤干，获得含水率为70％的放线菌菌丝，重量(鲜重)为1.7g。

2)、将步骤1)获得的1.7g放线菌菌丝和25ml、浓度为0.00816g/ml的硝酸银溶液混合均匀，硝酸银溶液中溶质硝酸银与放线菌菌丝干重的质量比为0.4：1。然后将该混合物放置于高压反应釜中，进行水热反应，反应温度为170℃，反应时间为8h。

3)、反应结束后过滤、经去离子水洗涤，获得银纳米线材料。

通过对制备产物的fe-sem分析可知，产物中可见大量高直径比的纳米线，纳米线最长线长至少可达50μm左右，而纳米线直径最细的可达110nm左右，因此，制备产物确实为高长径比(455：1)的纳米线产物。结合该产物的扫描电镜能谱、xrd分析可知，该纳米线的单晶ag纳米线产物。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。