[发明专利]一种酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法

说明书

本发明公开了一种酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法，属于生物无机功能材料的合成技术领域。具体过程为：将安琪酵母粉均匀分散于YPD培养基中；再加入醋酸锌溶液，于30℃震动培养，离心洗涤；将沉淀均匀分散于YPD培养基中，再加入硫化钠溶液并于30℃震动培养，离心洗涤；将沉淀均匀分散于YPD培养基中，再加入硝酸镉溶液并于30℃震动培养，离心洗涤得到酵母外包双金属硫化物Zn_xCd_10‑xS₁₀生物杂交体系。本发明对酵母细胞无伤害，依然保持活性，而且合成的酵母外包双金属硫化物具有半导体的优异光捕获能力和生物系统的高效催化性能。

技术领域

本发明属于生物无机功能材料的合成技术领域，具体涉及一种酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法。

背景技术

近年来，化石燃料的过度使用已经导致了一些严重的全球性问题，例如能源枯竭、温室效应、河流污染和气候异常。氢气作为清洁能源有助于多个领域脱碳，其丰富的应用前景引起了人们的广泛关注。以水为氢供体，太阳能为动力的水的光解为绿色产氢提供了一个理想途径。Zn_xCd_10-xS₁₀异质结作为光催化产氢的催化剂，具有合适的能带位置和优异的光子俘获能力。通过调节锌镉比例，改变半导体材料的带隙宽度，抑制光生载流子的快速复合，在光催化析氢方面具有良好的发展潜力和应用前景。但其合成方法往往需要稀有金属催化剂和苛刻的反应条件，这限制了它的实际催化应用。我们利用酵母细胞指导合成Zn_xCd_10-xS₁₀异质结纳米颗粒，构建生物杂交体系，该体系结合了半导体的优异光捕获能力和生物系统的高效催化方式，具有更大的比表面积以及中心活性位点，且不影响细胞的活性，可以加强其在催化以及能源等方面的广泛应用。然而，半导体材料的生物毒性也在一定程度上限制了生物杂交体系的催化活性，生物杂交体系在光催化方面的应用仍面临严峻的挑战。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种操作简单、条件温和且成本经济的酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法，该原位合成方法对细胞没有伤害，依然保持活性，而且合成的酵母外包双金属硫化物具有半导体的优异光捕获能力和生物系统的高效催化性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：将安琪酵母粉均匀分散于YPD培养基中；

步骤S2：将醋酸锌溶液加入到步骤S1得到溶液中，于30℃震动培养使得酵母表面吸附锌离子，离心洗涤以弃去上清液中多余锌离子；

步骤S3：将步骤S2得到的沉淀均匀分散于YPD培养基中，再加入硫化钠溶液并于30℃震动培养制得表面含有过量硫离子的酵母外包硫化锌，离心洗涤以弃去上清液中多余硫离子；

步骤S4：将步骤S3得到沉淀均匀分散于YPD培养基中，再加入硝酸镉溶液并于30℃震动培养使得酵母表面吸附镉离子并与过量的硫离子结合，离心洗涤以弃去上清液中多余前体离子，最终得到酵母外包双金属硫化物Zn_xCd_10-xS₁₀生物杂交体系，其中0＜x＜10。

进一步限定，步骤S1中所述安琪酵母粉与YPD培养基的投料配比为0.2g:50mL。

进一步限定，步骤S2中所述醋酸锌溶液的浓度为4-9mmol/L；步骤S3中所述硫化钠溶液的浓度为10mmol/L；步骤S4中所述硝酸镉溶液的浓度为1-6mmol/L。

本发明所述酵母外包双金属硫化物生物杂交体系的原位仿生合成方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将0.2g安琪酵母粉分散于50mL YPD培养基中，摇床150rpm/min，30℃震荡分散均匀；