《材料的生物制备技术》课程教学大纲

1、材料的生物制备技术教学大纲课程编号 100096207课程名称 材料的生物制备技术高等教育层次：本科课程在培养方案中的地位：课程性质：选修对应于新能源材料与器件专业；属于：BZ专业课程基本模块开课学年及学期 第7学期先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c 建议先修的课程） a无机化学，有机化学，物理化学，b微生物学，c材料学课程总学分：2.0，总学时：32； 课程教学形式：0普通课程课程教学目标与教学效果评价1. 知悉微生物制备纳米粒子/材料的基本理论知识；2. 理解微生物作用下新材料形成的原理和工艺方法；3. 掌握金属纳米材料合成、纯化及分离技术，形成在材料合成过程中发

2、现问题分析问题及解决问题的意识；4. 能够驾驭菌体合理地选用原材、正确地制定制备高纯度高性能纳米材料的工艺路线，具备基本的材料科学研究素养。备注：课程的每一个教学目标对应需考核的一项知识能力点，上表中的四种表述形式是对知识能力点的不同掌握层次。教学内容、学时分配、与进度安排教学内容学时分配所支撑的课程教学目标教学方法与策略第一章 合成金属纳米颗粒物的微生物的多样性：研究进展和局限性1.1 前言1.2 利用细菌合成纳米粒子1.3 利用真菌合成纳米粒子1.4 利用藻类合成纳米粒子1.5 金属纳米粒子的应用1.6 生物纳米粒子合成的局限性21讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识

3、。第二章 纳米氧化物生物合成中真菌的作用 2.1 前言 2.2 真菌强化纳米材料的合成2.3 展望21,2讲授，提问，实物及视频展示。第三章 纳米粒子生物合成的微生物分子机制3.1 前言3.2 金属纳米粒子的化学合成方法3.3 绿色合成法3.4 纳米粒子的生物合成3.5 纳米粒子生成或合成的机制3.6 纳米粒子的胞外合成3.7 结论 31,2讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第四章 生物纳米技术中的生物膜：机遇和挑战4.1 前言4.2 纳米材料的微生物合成4.3 微生物生物膜与纳米材料之间的相互作用4.4 展望21.2讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关

4、拓展知识。第五章 极端微生物和纳米粒子的生物合成：现状及前景5.1 前言5.2 纳米离子的合成5.4 纳米粒子的发酵生成5.5 纳米粒子的回收5.6 挑战和机遇5.7 结论21,2讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第六章 细菌合成尺寸可控的金属及金属氧化物纳米粒子6.1 前言6.2 金属纳米粒子的细菌胞内合成6.3 金属纳米粒子的细菌胞外合成6.4 金属氧化物及硫化物纳米粒子的细菌合成6.5 结论21,2,3讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第七章 基于医疗和商业用途的纳米粒子生物合成的方法7.1 前言7.2 细菌合成纳米材料7.3 放线菌生

5、物合成纳米粒子7.4 真菌生物合成纳米粒子7.5 植物生物合成纳米粒子7.6 结论23.4讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第八章 纳米粒子的微生物合成：综述8.1 前言8.2 微生物激发的纳米粒子的合成8.3 纳米粒子合成的机制8.4 纳米粒子的纯化和表征8.5 结论23,4讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第九章 用于纳米粒子生物合成的微生物的多样化9.1 前言9.2 微生物介导合成的纳米粒子9.3 土著微生物和工程菌合成纳米粒子9.4 从商业视角下看纳米粒子的微生物生物合成9.5 结论23,4讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补

6、充相关拓展知识。第十章 零价钯的绿色合成及潜在的有机卤化物脱毒研究10.1 前言10.2 用作加氢脱氢的化学合成钯纳米催化剂：现行方法和材料10.3 纳米钯催化剂的生物合成10.4 钯纳米级催化剂的微生物生物合成的现行方法10.5 生物钯纳米级催化剂介入下的有机氯化污染物的转化10.6 结论33,4讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第十一章 含锌废物及纳米级具附加值产物的环境处理11.1 前言11.2 物理/化学/水热处理11.3 生物湿法冶金工艺：国际场景11.4 生物湿法冶金工艺：以印度为例11.5 纳米粒子的合成11.6 含锌高附加值产物/纳米材料的应用11.7

7、 结论与发展方向32, 3讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第十二章 纳米粒子与植物之间的作用：对植物产生毒性的有力证据12.1 前言12.2 植物-纳米粒子间的交互作用12.3 纳米粒子对植物的影响12.4 纳米粒子诱发植物毒性的机制12.5 对生理参数的影响12.6 纳米粒子植物毒性的基因及分子学原理12.7 结论与展望32, 3讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第十三章 纳米复合物的细胞毒理学13.1 前言13.2 细胞毒性13.3 纳米粒子的制备13.4 免疫应答13.5 降低纳米粒子对细胞毒性影响的因素13.6 结论与展望22, 3

8、讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。第十四章 纳米技术：法规及执行的概述14.1 前言14.2 纳米技术的范围14.3 基于纳米技术的安全考虑14.4 监管框架的障碍14.5 微生物用于纳米粒子的生物合成：一种可替代性的生产方法14.6 结论22, 3讲授、课堂讨论，应用图片展示，辅助网络资源补充相关拓展知识。考核与成绩评定：平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法。考核方式：闭卷考试成绩构成：期末考试成绩、平时作业、考勤情况，按百分制评定。考试成绩占80%。平时成绩占20%。平时考查：原则上4次作业，考勤若干次。教材，参考书:教科书：Om V. Sing

9、h. Bio-Nanoparticles. John Wiley & Sons. Inc.，2015参考书：1 石淑先.生物材料制备与加工 .北京：化学工业出版社, 2009.2 冯庆玲.生物材料概论. 北京：清华大学出版社, 2009.大纲说明：本课程的教学大纲根据当前国家对新能源材料发展的大政方针，结合国家对新能源材料专业学生的培养目标以及北京理工大学新能源材料与器件专业的教学计划和有关规定编制而成。课程主要面向大学三、四年级学生，适合于新能源材料与器件专业及其他相关专业。 编写教师签名： 责任教授签名： 开课学院教学副院长签名： Biosynthesis Technology of Ma

10、terialCourse code: 100096207Course name: Biosynthesis Technology of MaterialLecture Hours: 32Laboratory Hours: 0Credits: 2Term (If necessary): 7Prerequisite(s): Inorganic Chemistry, Organic Chemistry, Physical Chemistry, Materials Science, MicrobiologyCourse Description:This course is to explore the

11、 technology for biological preparation of the materials. The concrete content includes: synthesis of metal nano particles of microbial diversity, nanometer oxide, the role of fungi in biosynthesis, microbial molecular mechanism of nanoparticle biosynthesis, biological biofilm in nanotechnology and b

12、iosynthesis of extremophiles and nanoparticles, bacteria synthetic size controllable metal and metal oxide nanoparticles, based on medical and commercial use method of nanoparticle biosynthesis, microbial synthesis of nanoparticles.Course Outcomes:After completing this course, a student should be ab

13、le to:Develop understanding the basic principle of microbial preparation materials using biological technique.Analyze and solve the problem of different microorganisms survival under the condition of different metal ions.Design the ability to identify the separation technology of rare metal nanomete

14、r materials during the process of preparation.4. Use the common environmental microbial system to prepare the higher purity and higher performance of nanometer materials, thereby train university students basic material science literacy.Course Content:Lectures and Lecture Hours: 1 Diversity of micro

15、bes insynthesis of metal nanoparticles:progress and limitations 2- Introduction- Synthesis of nanoparticles by bacteria - Synthesis of nanoparticles by fungi- Synthesis of nanoparticles by algae- Applications of metal nanoparticles- Limitations of Synthesis of Biogenic Nanoparticles 2 Role of fungi

16、toward synthesis of nano-oxides 2- Introduction- Fungus-mediated synthesis of nanomaterials- Outlook 3 Microbial molecular mechanisms in biosynthesis ofnanoparticles 3-Introduction -Chemical synthesis of metal nanoparticles-Green Synthesis-Biosynthesis of Nanoparticles-Mechanisms for formation or Sy

17、nthesis ofNanoparticles-Extracellular synthesis of nanoparticles-Conclusion 4 Biofilms in bio-nanotechnology: opportunitiesandchallenges 2- Introduction - Microbial synthesis of nanomaterials - Interaction of microbial biofilms with nanomaterials - Future Perspectives 5 Extremophiles andbiosynthesis

18、 of nanoparticles: Currentandfuture perspective 2- Introduction - Synthesis of nanoparticles - Mechanism of nanoparticle biosynthesis- Fermentative production of nanoparticles - Nanoparticle Recovery - Challenges and Future Perspectives- Conclusion6 Biosynthesis of size-controlled metal andmetaloxid

19、enanoparticles by bacteria 2- Introduction - Intracellular Synthesis of Metal Nanoparticles byBacteria - Extracellular Synthesis of Metal Nanoparticles byBacteria- Synthesis of Metal Oxide and Sulfide Nanoparticles by Bacteria- Conclusion7 Methods of nanoparticle biosynthesis for medical and commerc

20、ial applications 2- Introduction - Biosynthesis of Nanoparticles using Bacteria- Biosynthesis of Nanoparticles using Actinomycete- Biosynthesis of Nanoparticles using Fungi- Biosynthesis of Nanoparticles using Plants - Conclusions8 Microbial synthesis ofnanoparticles: anoverview 2- Introduction - Na

21、noparticles Synthesis Inspired by Microorganisms - Mechanisms of Nanoparticles Synthesis- Purification and Characterization of Nanoparticles- Conclusion 9 Microbial Diversity of Nanoparticle Biosynthesis 2- Introduction - Microbial-mediated Nanoparticles - Native and engineered Microbes for Nanopart

22、icleSynthesis- Commercial Aspects of Microbial Nanoparticle Synthesis- Conclusion 10 Sustainable Synthesis of Palladium(0) Nanocatalysts andTheir Potential for Organohalogen Compounds Detoxification 3- Introduction - Chemically Generated Palladium Nanocatalysts for Hydrodechlorination: CurrentMethod

23、s and Materials - Bio-supported Synthesis of Palladium Nanocatalysts - Current Approaches for Synthesis of Palladium Catalysts in the Presence of Microorganisms - Bio-Palladium(0)-nanocatalyst Mediated Transformation of Organohalogen Pollutants- Conclusions 11 Environmental Processing of Zn Containi

24、ng Wastes and Generation of Nanosized Value-Added Products 3- Introduction - Physical/Chemical/Hydrothermal Processing- Biohydrometallurgical Processing: International Scenario- Biohydrometallurgical Processing: Indian Scenario- Synthesis of Nanoparticles - Applications of Zinc-based Value-added Pro

25、ducts/Nanomaterials- Conclusions and Future Directions12 Interaction Between Nanoparticles and Plants: Increasing Evidence of Phytotoxicity 3- Introduction- Plant-Nanoparticle Interactions- Effect of Nanoparticles on Plants- Mechanisms of Nanoparticle-induced Phytotoxicity- Effect on Physiological Parameters- Genectic and Molecular Basis of NP Phytotoxicity- Conclusions and Future Perspectives13 Cytotoxicology of Nanocomposites 2- Introductio