[发明专利]一种硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系及其构建方法和应用

说明书

本发明提供了一种硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系及其构建方法和应用，属于生物科学和纳米材料制备技术领域；在本发明中，首先构建了具有不同催化性能的硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系，所述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系在镉富集生物质资源化处置中得到了很好的应用，在去除镉离子的同时还提高了产氢量，所述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系还可用于合成尺寸可调控的硫化镉量子点。

技术领域

本发明属于生物科学和纳米材料制备技术领域，具体涉及一种硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系及其构建方法和应用。

背景技术

硫化镉量子点因其具有优异的可见光响应受到广泛的关注，其可以通过物理化学法和生物法制备得到。生物法可以利用微生物，如黄孢原毛平革菌、酿酒酵母、粟酒裂殖酵母、光滑假丝酵母等制备合成硫化镉量子点，具有方法简单、成本低、环境友好的优点，并且合成的量子点性质稳定，毒性小。但是，生物法合成过程中，硫化镉量子点的可控合成难度较大。

重金属镉污染是全球主要环境问题之一，并可能通过农作物进入人类食物链，严重影响食品安全并危及人类健康。通过镉富集植物修复镉污染土壤是当前土壤修复主要技术之一。然而，随着植物修复技术的推广应用，由此带来的大量的重金属镉富集植物生物质需要进行合理处置。重金属镉富集植物生物质的累积存在对土壤环境造成二次污染的潜在风险，这将极大地限制植物修复的大规模应用。目前，重金属镉富集植物传统处置技术主要包括：焚烧法、堆肥法、填埋法、液相萃取法、高温分解法等方法。这些方法虽然对重金属富集植物进行减量化和无害化处置，但是也造成了资源的浪费和环境的二次污染。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系及其构建方法和应用。在本发明中，首先构建了具有不同催化性能的硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系，所述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系在镉富集生物质资源化处置中得到了很好的应用，在去除镉离子的同时还提高了产氢量，所述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系还可用于合成尺寸可调控的硫化镉量子点。

本发明中首先提供了一种硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系，所述杂化体系由硫化镉量子点和热纤梭菌构建，其中硫化镉量子点附着在热纤梭菌细胞表面。

本发明中还提供了上述硫化镉量子点的硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系的构建方法，具体包括如下步骤：将热纤梭菌接种到含Cd²⁺离子和半胱氨酸的培养基中培养4~16h，得到硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系。

进一步的，所述热纤梭菌为嗜热厌氧菌，最适生长温度55℃。

进一步的，所述Cd²⁺离子的添加量为0.1mM~0.6mM。

进一步的，所述半胱氨酸的添加量为0.1~5mM。

本发明中还提供了上述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系用于制备硫化镉量子点的用途，具体包括：将硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系超声破碎，离心，得到硫化镉量子点。

本发明中还提供了上述硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系在镉富集生物质资源化处置中的应用。

进一步的，所述应用为镉富集生物质为底物经过热纤梭菌厌氧发酵后，达到无害化处置并转化为氢气。

进一步的，所述应用为硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系可见光培养发酵镉富集生物质提高产氢量。

进一步的，所述应用为硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系光催化镉富集生物质产氢。

进一步的，所述应用具体包括：

将热纤梭菌接种到含镉的生物质为底物的培养基中进行暗培养，得到硫化镉量子点/热纤梭菌杂化体系，然后将其转入可见光光照培养进行光催化反应，最后转入暗照培养发酵产氢。

进一步的，所述生物质为甘蔗渣、结晶纤维素。