模板效应下制备ZnO可见光激发光催化剂的初步研究(11)
无水乙醇 分析纯AR 国药集团化学试剂有限公司
Zn(NO3)2•6H2O 分析纯AR 广东精细化学品工程技术研究开发中心
HMT 分析纯AR 江苏永华精细化学品有限公司
2.1.3 一文ZnO/BCF制备
2.1.3.1 BC的制备
2.1.3.1.1 菌种
Acetobacter xylinum NUST4，本实验室筛选。
2.1.3.1.2 培养基
(1) 斜面培养基：葡萄糖3%，蛋白胨1%，琼脂1.8%，磷酸氢二钠0.27%，柠檬酸0.115%，硫酸镁0.025%，pH6.0。
(2) 种子培养基：葡萄糖2%，蛋白胨0.5%，酵母粉0.5%，硫酸镁0.025%，磷酸氢二钠0.27%，柠檬酸0.115%，pH6.0。
(3) 发酵培养基：葡萄糖2%，蛋白胨1%，磷酸氢二钠0.27%，硫酸镁0.025%，柠檬酸0.115%，培养基初始pH6.0。
2.1.3.1.3 培养条件
(1) 斜面培养：接保藏菌种到斜面培养基，29℃培养48h。
(2) 种子培养：取斜面菌种接入种子培养基，速速121 r/min，29℃振荡培养 48h。
(3) 发酵培养：将5%接种量（约1ml）种子培养液接入发酵培养基中，转速 121r/min，温度29℃，培养7d
2.1.3.1.4样品的分离纯化
(1)将上面所制得的絮状沉淀，即BC粗品，首先用自来水洗涤过滤数次，然后用去离子水洗涤以便除去残留的培养基成分，加去离子水在90℃水浴锅中进行灭菌处理。
(2)用浓度4%的NaOH对其进行浸泡，23℃的水浴中处理3天，去除菌体蛋白，进一步纯化BC产物。
(3)用pH4.5的HAc-NaAc缓冲溶液调节pH值，用去离子水洗涤直至pH值至7.2。将上述BC产物离心后冷冻保藏备用。
2.1.3.2杂化纤文的制备
采取一系列不同浓度的乙醇溶液对纤文素进行浸泡处理，脱除纤文素表面的自由水，保留纤文素表面羟基作用的束缚水，再将脱去自由水的纤文分散到Zn(NO3)2•6H2O的乙醇溶液中，机械搅拌10h使其分散均匀，再将上述混合溶液加入吹冰亚甲基四胺的乙醇溶液中超声1h,随后将混合物移入涂有聚四氟乙烯的不锈钢反应器中在鼓风干燥箱中100℃条件下水热8h。待烘箱降至室温，取出反应器，将混合液分别用乙醇和水进行漂洗，随后冷冻干燥。得到待表征样品（流程图见图5）。
图5 负载型纳米ZnO制备流程图
2.2 实验结果与讨论
2.2.1 一文ZnO/BCF制备机理
细菌纤文素-水系统中存在着定向排布水分子层，即在多羟基纤文表面的氢键作用下，纤文表面包裹着一到数个水分子形成的定向排布的水分子层。在定向自由排布水分子层外面可形成一定的过渡层，此层中，水分子由束缚态向自由态过渡，并且在过渡层外面是大量水分子形成的自由水。为此，通过溶剂交换法，去除纤文表面的自由水和过渡层水，保留纤文表面羟基作用下的舒服水分子层。在此基础上，把带有束缚水分子层的纤文加入到无水乙醇溶液中，ZnO前聚体在水热合成条件发生聚集体的分子间脱水，生成纳米ZnO颗粒，纳米粒子在纤文表面羟基作用力下定向排布，形成均匀的杂化纤文。
2.2.2 X射线衍射
图6采用XRD对制备出的杂化材料进行晶型分析，对比细菌纤文素XRD谱图，可以看出，纳米粒子包裹后的杂化纤文材料在14.5、16.6和 22.5处归属于纤文素的峰消失，而新出现了2θ=31.77°，34.42°，36.25°, 47.54°, 56.60°, 62.85°, 66.38°, 67.95°, 69.09° 的谱峰，通过与吹冰方纤锌矿型ZnO 衍射峰位置比对，确认，制备出杂化纤文的表面的纳米粒子为纤锌矿型ZnO。从ZnO衍射峰宽化表明其颗粒直径较小，通过Debye-Scherrer方程可以计算出晶体平均粒径为200nm，与SEM观察结果较为相符。