生物氧化法綠色製備低缺陷氧化石墨烯及其機理研究

《生物氧化法綠色製備低缺陷氧化石墨烯及其機理研究》是依託南京理工大學，由孫東平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物氧化法綠色製備低缺陷氧化石墨烯及其機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫東平
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

石墨烯的製備是其工業套用的關鍵。目前的主要製備技術具有成本高、環境污染嚴重的缺陷。本項目將以氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，A.f）為出發菌株，經馴化、選育後獲得高效氧化石墨菌種。採用該菌種對石墨進行多次生物氧化，綠色製備低缺陷生物氧化石墨（烯），拓展氧化石墨的製備方法。通過單因素、正交實驗最佳化A.f菌9K培養基及路徑，提高生物氧化石墨效率、減少黃鉀鐵礬礦物的生成量；以柱層析分離、純化生物氧化過程中產生的酶，研究各種酶的性質及氧化作用，揭示A.f菌生物氧化石墨過程中的電子傳遞鏈及機理。最佳化石墨氧化條件，製備出高質量的氧化石墨（烯），為石墨烯的生物製備提供有效的技術支撐，並為了解生物氧化石墨過程提供重要的知識積累。

結題摘要

石墨烯的製備是其工業套用的關鍵。目前的主要製備技術具有成本高、環境污染嚴重的缺陷。本項目將以氧化亞鐵硫桿菌（Acidithiobacillus ferrooxidans，A.f）為出發菌株，經馴化、選育後獲得高效氧化石墨菌種。採用該菌種對石墨進行多次生物氧化，綠色製備低缺陷生物氧化石墨（烯），拓展氧化石墨的製備方法。通過單因素、正交實驗最佳化A.f菌9K培養基及路徑，提高生物氧化石墨效率、減少黃鉀鐵礬礦物的生成量；以柱層析分離、純化生物氧化過程中產生的酶，研究各種酶的性質及氧化作用，揭示A.f菌生物氧化石墨過程中的電子傳遞鏈及機理。最佳化石墨氧化條件，製備出高質量的氧化石墨（烯），為石墨烯的生物製備提供有效的技術支撐，並為了解生物氧化石墨過程提供重要的知識積累。 我們選擇氧化亞鐵硫桿菌作為微生物氧化石墨（烯）的典型代表菌種，進行了深入的研究。與此同時，我們也研究了硝化細菌，萘降解菌，白腐真菌對石墨或氧化石墨烯的氧化降解作用，並對其氧化降解機理進行探索。氧化降解作用是微生物對碳納米材料的一類重要作用，另外微生物對氧化石墨烯的還原作用是另一類重要作用，而且我們研究發現反硝化細菌在還原氧化石墨烯的同時，將氮元素摻雜到石墨烯材料中。