[發(fā)明專利]一種硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系及其構(gòu)建方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113249246B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王慧蕾;孫建中;樂易林
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P3/00;C12R1/145
• 代理公司: 暫無信息
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本發(fā)明提供了一種硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系及其構(gòu)建方法和應用，屬于生物科學和納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域；在本發(fā)明中，首先構(gòu)建了具有不同催化性能的硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系，所述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系在鎘富集生物質(zhì)資源化處置中得到了很好的應用，在去除鎘離子的同時還提高了產(chǎn)氫量，所述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系還可用于合成尺寸可調(diào)控的硫化鎘量子點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物科學和納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系及其構(gòu)建方法和應用。

背景技術(shù)

硫化鎘量子點因其具有優(yōu)異的可見光響應受到廣泛的關(guān)注，其可以通過物理化學法和生物法制備得到。生物法可以利用微生物，如黃孢原毛平革菌、釀酒酵母、粟酒裂殖酵母、光滑假絲酵母等制備合成硫化鎘量子點，具有方法簡單、成本低、環(huán)境友好的優(yōu)點，并且合成的量子點性質(zhì)穩(wěn)定，毒性小。但是，生物法合成過程中，硫化鎘量子點的可控合成難度較大。

重金屬鎘污染是全球主要環(huán)境問題之一，并可能通過農(nóng)作物進入人類食物鏈，嚴重影響食品安全并危及人類健康。通過鎘富集植物修復鎘污染土壤是當前土壤修復主要技術(shù)之一。然而，隨著植物修復技術(shù)的推廣應用，由此帶來的大量的重金屬鎘富集植物生物質(zhì)需要進行合理處置。重金屬鎘富集植物生物質(zhì)的累積存在對土壤環(huán)境造成二次污染的潛在風險，這將極大地限制植物修復的大規(guī)模應用。目前，重金屬鎘富集植物傳統(tǒng)處置技術(shù)主要包括：焚燒法、堆肥法、填埋法、液相萃取法、高溫分解法等方法。這些方法雖然對重金屬富集植物進行減量化和無害化處置，但是也造成了資源的浪費和環(huán)境的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系及其構(gòu)建方法和應用。在本發(fā)明中，首先構(gòu)建了具有不同催化性能的硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系，所述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系在鎘富集生物質(zhì)資源化處置中得到了很好的應用，在去除鎘離子的同時還提高了產(chǎn)氫量，所述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系還可用于合成尺寸可調(diào)控的硫化鎘量子點。

本發(fā)明中首先提供了一種硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系，所述雜化體系由硫化鎘量子點和熱纖梭菌構(gòu)建，其中硫化鎘量子點附著在熱纖梭菌細胞表面。

本發(fā)明中還提供了上述硫化鎘量子點的硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系的構(gòu)建方法，具體包括如下步驟：將熱纖梭菌接種到含Cd²⁺離子和半胱氨酸的培養(yǎng)基中培養(yǎng)4~16h，得到硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系。

進一步的，所述熱纖梭菌為嗜熱厭氧菌，最適生長溫度55℃。

進一步的，所述Cd²⁺離子的添加量為0.1mM~0.6mM。

進一步的，所述半胱氨酸的添加量為0.1~5mM。

本發(fā)明中還提供了上述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系用于制備硫化鎘量子點的用途，具體包括：將硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系超聲破碎，離心，得到硫化鎘量子點。

本發(fā)明中還提供了上述硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系在鎘富集生物質(zhì)資源化處置中的應用。

進一步的，所述應用為鎘富集生物質(zhì)為底物經(jīng)過熱纖梭菌厭氧發(fā)酵后，達到無害化處置并轉(zhuǎn)化為氫氣。

進一步的，所述應用為硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系可見光培養(yǎng)發(fā)酵鎘富集生物質(zhì)提高產(chǎn)氫量。

進一步的，所述應用為硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系光催化鎘富集生物質(zhì)產(chǎn)氫。

進一步的，所述應用具體包括：

將熱纖梭菌接種到含鎘的生物質(zhì)為底物的培養(yǎng)基中進行暗培養(yǎng)，得到硫化鎘量子點/熱纖梭菌雜化體系，然后將其轉(zhuǎn)入可見光光照培養(yǎng)進行光催化反應，最后轉(zhuǎn)入暗照培養(yǎng)發(fā)酵產(chǎn)氫。

進一步的，所述生物質(zhì)為甘蔗渣、結(jié)晶纖維素。