Способ получения биосилифицированных нанотрубок

Изобретение относится к технологии получения биосилифицированных наноматериалов. Предложен способ получения биосилифицированных нанотрубок. Способ включает культивирование цианобактерий в растворе силиката натрия, нейтрализованного соляной кислотой и смешанного с питательной средой Z-8, выдерживание в термостате с заменой и удалением питательной среды. Проведение последующей обработки раствором пероксида водорода, нагрева и промывания дистиллированной водой. Культивирование цианобактерий производится в питательной среде Z-8, дополнительно содержащей 0,05 г/л хлорида аммония, при соотношении раствора силиката натрия, нейтрализованного 2М HCl, и среды Z-8 5:1. Культивирование осуществляют в биореакторе при температуре 25°C при постоянном освещении и перемешивании, в течение 10 суток с заменой питательной среды один раз в 2 суток. Изобретение позволяет получить биосилифицированные нанотрубки в более короткие сроки и с меньшей толщиной. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения биосилифицированных (кремнеземистых) наноматериалов и может быть использовано при получении дисперсий и наномодифицирующих добавок для строительных материалов.

В настоящее время в промышленности строительных материалов используют углеродные наномодификаторы, в том числе углеродные нанотрубки. Использование их в качестве модификатора структуры цементных композиций связано с определенными сложностями. Их трудно распределить в объеме бетонной или растворной смеси, так как вводятся они в небольшом объеме. Углеродные нанотрубки плохо смачиваются водой и требуется приготовление суспензии с поверхностно-активным веществом для равномерного распределения углеродных трубок в водной среде. Кроме того, углеродные нанотрубки имеют низкую адгезию к компонентам цементных композиционных материалов, являются инертными по отношению к минералам цементного клинкера и не вступают с ними в химические реакции и соответственно не повышают прочностные показатели цементной системы. Нанотрубки из аморфного кремнезема не имеют таких недостатков, хорошо смачиваются и смешиваются с водой, равномерно распределяясь по объему растворной смеси, химически взаимодействуют с минералами клинкера, увеличивая прочность цементной системы.

Получение же кремнеземистых нанотрубок в настоящее время мало изучено и не освоено.

Известен способ получения сульфидно-мышьяковых нанотрубок посредством бактерии Shewanella [1], которые по экологической безопасности не могут применяться в добавках для цементных композиций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения нанотрубок из продуктов биоокремнения Байкальских цианобактерий (Штаммы Pseudanabaena sp. 0411 из Котельниковского источника и Leptolyngbyalaminosa 0412 из Змеиного источника) [2].

Согласно предлагаемому методу цианобактерии выращиваются на минеральной среде Z-8 (табл.1). Раствор силиката натрия нейтрализуют 2М HCl до pH 7,0 и смешивают со средой Z-8 в отношении 9:1 и вводят в раствор культуры цианобактерий. Культивирование цианобактерий осуществляют в термостате при постоянном естественном освещении и температуре 36°C, с заменой питательной среды 1 раз в 3 суток. Процесс биосилификации длится 26 суток, по истечении которого остатки питательной среды сливают, культура заливается 30% раствором пероксида водорода и подвергается термической обработке при температуре 70°C. Полученные биосилифицированные нанотрубки заливают дистиллированной водой, промывают и сушат. Толщина биосилифицированных нанотрубок составляет 173-355 нм.

Таблица 1
Минеральная среда Z-8 (на 1 л воды)
NaNO3 0,4500 г
K2HPO4×3H2O 0,04 г
MgSO4×7H2O 0,1520 г
Na2EDTA 0,04 г
Ca(NO3)2 0,06 г
Na2CO3 0,02 г
FeCl3 0,0016 г
HBO3 0,0027 г
Co(NO3)×H2O 0,035 г
CuSO4×H2O 0,020 г
MnCl2×4H2O 0,0018 г
Na2MoO4×2H2O 0,0002 г
ZnSO4×7H2O 0,0002 г

К недостаткам известного способа относятся: длительное время наращивания массы биосилифицированных нанотрубок, что делает их малопригодными для применения в производственных условиях, и большая толщина биосилифицированных нанотрубок.

Задача, положенная в основу заявляемого изобретения, состоит в осуществлении способа получения биосилифицированных нанотрубок, состоящих из аморфного кремнезема, в более короткие сроки и с меньшей их толщиной.

Данная задача достигается за счет того, что получение биосилифицированных нанотрубок, включающее культивирование цианобактерий в растворе силиката натрия, нейтрализованного соляной кислотой и смешанного со средой Z-8, выдерживаемого в термостате с заменой и удалением питательной среды, обработкой раствором пероксида водорода с последующей термической обработкой и промыванием дистиллированной водой, отличается тем, что культивирование цианобактерий производится в питательной среде Z-8, дополнительно содержащей 0,05 г хлорида аммония и соотношением раствора силиката натрия, нейтрализованного 2М HCl и среды Z-8 5:1, в биореакторе при температуре 25°C при постоянном освещении и перемешивании, в течение 10 суток с заменой питательной среды один раз в 2 суток.

Экспериментально было установлено, что изменением соотношения между раствором силиката натрия, нейтрализованного 2М НCl и среды Z-8, можно регулировать толщину кремнеземистого слоя на поверхности цианобактерий в большую и меньшую сторону. На рис.1 представлены полученные биосилифицированные нанотрубки.

Для ускорения роста цианобактерий их культивирование производится в биореакторе при температуре 25°C при постоянном освещении и перемешивании, в течение 10 суток. Более частая замена питательной среды также способствует интенсификации процесса окремнения цианобактерий.

Кроме того, в питательную среду дополнительно вводится хлорид аммония из расчета 0,05 г/л, приводящий к увеличению массы бактерий на 40-50%.

Пример 1. К минеральной среде Z-8 добавляют раствор, полученный нейтрализацией 7,56 г 40%-ного HCl 5,06 граммами силиката натрия до pH 7,0 при отношении 5:1 и вводят в раствор культуры цианобактерий. Культивирование цианобактерий осуществляют в биореакторе при постоянном освещении и температуре 25°C, с заменой питательной среды 1 раз в 2 суток. Процесс биосилификации длится 14 суток, по истечении которых остатки питательной среды сливаются, культура заливается 30% раствором пероксида водорода и нагревается до 70°C. Полученные биосилифицированные нанотрубки промывают дистиллированной водой. Толщина полученных нанотрубок составляет менее 100 нм 2-5 мас.%, от 100 нм до 300 нм 60-70 мас.% и более 300 нм остальные.

Пример 2. К минеральной среде Z-8 добавляют: 0,05 г/л NH4Cl и раствор, полученный нейтрализацией 7,71 г 40% HCl 5,16 г силиката натрия до pH 7,0 при отношении 5:1, и вводят в раствор культуры цианобактерий. Культивирование цианобактерий осуществляют в биореакторе при постоянном освещении и температуре 25°C, с заменой питательной среды 1 раз в 2 суток. Процесс биосилификации длится 10 суток, по истечении которых остатки питательной среды сливаются, культура заливается 30% раствором пероксида водорода и нагревается до 70°C. Полученные биосилифицированные нанотрубки промывают дистиллированной водой. Толщина полученных нанотрубок составляет: менее 100 нм в количестве 5-10 мас.%, от 100 нм до 300 нм 70-80 мас.% и более 300 нм остальные.

Источники информации

1. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). August 9, 2005, vol.102, no 32, s.111167-11172.

2. Лихошвай E.B., Сороковикова Е.Г., Белькова Н.Л. и др. Минерализация кремния при культивировании цианобактерий из горячих источников // Доклады академии наук, 2006, т.407, №4, с.556-560.

Способ получения биосилифицированных нанотрубок, включающий культивирование цианобактерий в растворе силиката натрия, нейтрализованного соляной кислотой и смешанного с питательной средой Z-8, выдерживаемого в термостате с заменой и удалением этой среды, обработку раствором пероксида водорода, нагрев и промывание дистиллированной водой, отличающийся тем, что культивирование цианобактерий производят в питательной среде Z-8, дополнительно содержащей 0,05 г/л хлорида аммония, при соотношении раствора силиката натрия, нейтрализованного 2М HCl, и среды Z-8 5:1, в биореакторе при температуре 25°C при постоянном освещении и перемешивании, в течение 10 суток с заменой питательной среды один раз в 2 суток.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений, включающая штамм одноклеточных зеленых водорослей Parachlorella nurekis и его применение для уничтожения цианобактерий, относится к биотехнологии. Штамм Parachlorella nurekis 1904 KIEG депонирован в Коллекции Культур Водорослей и Протозоа (Culture Collection of Algae and Protozoa, CCAP), Морской институт Шотландии, Данбег, ОБАН, Аргайл, РАЗУ 1QA, Шотландия, Соединенное Королевство (Scottish Marine Institute, Dunbeg, OBAN, Argyll, PA37 1QA, Scotland, UK) под регистрационным номером CCAP №259/1 и может быть применен для уничтожения цианобактерий.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен штамм микроводоросли Chlorella vulgaris IPPAS C-616 для получения липидов в качестве сырья для производства моторного топлива.

Изобретение относится к области биотехнологии, фармацевтической промышленности, в частности к оборудованию для культивиротвания фотосинтезирующих микроорганизмов, преимущественно микроводорослей.

Изобретение относится к фотобиотехнологии и микробиологии. Инокулят миуроводоросли Desmodesmus sp.штамм 2С166Е вносят в минеральную среду BG-11 до конечной концентрации хлорофилла в смеси 4-6 мкг/мл.

Изобретение относится к способу обогащения фотосинтезирующего микроорганизма, выбранного из зеленых водорослей и сине-зеленых водорослей органическим селеном. При этом фотосинтезирующий микроорганизм культивируют в среде, содержащей соединение типа селенсодержащей гидроксикислоты общей формулы (I), солью, сложноэфирным или амидным производным этой кислоты.
Изобретение относится к микробиологии. Способ культивирования микроводорослей биотопливного назначения включает две стадии альголизации.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технологии выращивания планктонных водорослей, в частности хлореллы. .

Изобретение относится к культивированию сине-зеленых микроскопических водорослей рода Spirulina с образованием водорослей желто-золотистого цвета с высоким содержанием каротиноидов.
Изобретение относится к микробиологической промышленности и позволяет извлекать биологически активные вещества из биомассы одноклеточной водоросли рода Chlorella. .

Изобретение относится к гидробиологии, а именно к способам мониторинга распределения диатомовых микроводорослей, и может быть использовано для сбора информации о распределении диатомовых микроводорослей в Мировом океане, закрытых экосистемах, как, например, Японское море, а также в таких мезомасштабных структурах, как антициклонические вихри, знание которой позволяет получить сведения о биологически продуктивных и перспективных районах промысла, поскольку диатомовые водоросли являются составной частью микроводорослей (фитопланктона) в Японском море и составляют основу трофической цепи, конечными звеньями которой являются различные промысловые организмы.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при изготовлении датчиков вакуума для измерения давления разреженного газа в вакуумных установках различного назначения.

Изобретение относится к получению нанопорошков дисилицида церия и может быть использовано для изготовления токопроводящих и резистивных элементов интегральных схем.
Изобретение относится к медицине, в частности к способу доставки активных субстанций (АС) через эпидермальный барьер. Заявленный способ включает использование трансдермального пластыря матричного типа, содержащего подложку, защитную ленту и полимерный слой, и характеризуется тем, что в полимерный слой трансдермального пластыря вносят 10% ниосом на основе ПЭГ-12 диметикона и затем полимерный слой наносят на подложку.

Изобретение относится к медицине и косметологии и может быть использовано для эффективной трансдермальной доставки широкого спектра активных субстанций (АС). Заявлен способ трансдермальной доставки АС в составе ниосом, полученных из ПЭГ-12 диметикона, характеризующийся тем, что АС включаются в ниосомы при концентрации 10% путем гомогенизации на АПВ гомогенизаторе геля, содержащего 10% ниосом.

Изобретение относится к области химико-фармацевтической промышленности, в частности к созданию аэрозольной композиции, используемой для введения лекарственных средств с помощью ингаляции.

Изобретение относится к области химико-фармацевтической промышленности, в частности к созданию аэрозольной композиции, используемой для введения лекарственных средств с помощью ингаляции.

Порошковая проволока может быть использована при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей. Порошковая проволока состоит из стальной оболочки и размещенной внутри нее шихты.

Изобретение относится к технологии получения кремниевых наноструктур. В способе изготовления кремниевого чувствительного элемента для люминесцентного сенсора кислорода на подложке монокристаллического кремния p-типа проводимости с кристаллографической ориентацией поверхности (100) с удельным сопротивлением от 1 до 10 мОм·см выращивается слой пористых кремниевых нанонитей методом последовательного выдерживания в следующих растворах: вначале в водном растворе нитрата серебра с концентрацией от 0.02 до 0.04 моль/л и плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л в соотношении 1:1 в течение времени от 30 до 60 с для нанесения наночастиц серебра на поверхность кремниевой пластины, затем в смеси плавиковой кислоты с концентрацией 5 моль/л и 30% перекиси водорода в соотношении 10:1 в течение времени от 20 до 60 мин для образования кремниевых нанонитей в результате химического травления кремниевой пластины в местах, покрытых наночастицами серебра, и в завершении - в 65%-ном растворе азотной кислоты в течение времени от 10 до 20 мин для удаления наночастиц серебра и стабилизации поверхности кремниевых нанонитей, в результате чего получаются пористые кремниевые нанонити с длиной от 2 до 5 мкм, размером поперечного сечения от 30 до 300 нм, обладающие люминесценцией в диапазоне от 650 до 850 нм, интенсивность которой зависит от присутствия молекул кислорода.

Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к разработке катализаторов для воздушно-водородных топливных элементов (ВВТЭ), в которых в качестве катализаторов можно использовать платинированные углеродные материалы.

Изобретение относится к наноматериалам, а именно к композитам, содержащим высокореакционные наноразмерные частицы металла, стабилизированные полимерной матрицей.

Использование: для формирования наноточек на поверхности кристалла. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют конденсацию на поверхность подложки материала, предназначенного для формирования наноточек, при этом в вакууме получают скол монокристалла, который используют в качестве подложки, на которой создают регулярно расположенные точечные дефекты, для чего наносят на поверхность подложки резист, далее поверхность подложки экспонируют через шаблон электромагнитным излучением, после чего удаляют облученные участки резиста, далее облучают поверхность подложки жестким электромагнитным излучением для образования точечных дефектов в местах, где удален резист, затем на поверхность подложки проводят конденсацию материала, предназначенного для формирования наноточек, в течение времени tкр, необходимого для получения наноточек диаметром dp, при этом повышают температуру подложки до значения, априори достаточного для обеспечения роста зародышей конденсата на созданных точечных дефектах и отсутствия зародышей между этими дефектами, после чего удаляют остатки резиста. Технический результат: обеспечение возможности создания простой и эффективной технологии получения твердотельных регулярно расположенных на подложке наночастиц (наноточек) необходимого диаметра из различных металлов и полупроводников, пригодных для термического испарения, на поверхности любого монокристалла. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии получения биосилифицированных наноматериалов. Предложен способ получения биосилифицированных нанотрубок. Способ включает культивирование цианобактерий в растворе силиката натрия, нейтрализованного соляной кислотой и смешанного с питательной средой Z-8, выдерживание в термостате с заменой и удалением питательной среды. Проведение последующей обработки раствором пероксида водорода, нагрева и промывания дистиллированной водой. Культивирование цианобактерий производится в питательной среде Z-8, дополнительно содержащей 0,05 гл хлорида аммония, при соотношении раствора силиката натрия, нейтрализованного 2М HCl, и среды Z-8 5:1. Культивирование осуществляют в биореакторе при температуре 25°C при постоянном освещении и перемешивании, в течение 10 суток с заменой питательной среды один раз в 2 суток. Изобретение позволяет получить биосилифицированные нанотрубки в более короткие сроки и с меньшей толщиной. 1 ил., 1 табл., 2 пр.

Наверх