CN116554864A - 一种碳源诱导胞外聚合物介导合成硫化镉量子点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳源诱导胞外聚合物介导合成硫化镉量子点的方法，该方法包括以下步骤：将镉源的水溶液和脱硫弧菌亚种在碳源诱导培养时的胞外聚合物混合吸附，然后经过透析后，滴加硫源的水溶液，静置后离心，得到所述硫化镉量子点。本发明利用了胞外聚合物的新型分子介导机制，操作简单，制备条件温和，成本低廉，重现性好，利用碳源(如甲酸钠等)胁迫/诱导培养脱硫弧菌亚种，显著提高了胞外聚合物的产量，另外，本发明制备的硫化镉量子点具有尺寸分布均匀、结晶度好、高荧光性、比表面积大等优良性能。
Description
技术领域
本发明涉及环境科学、微生物学和新材料合成领域，具体涉及一种碳源诱导胞外聚合物介导合成硫化镉量子点的方法。
背景技术
硫化镉量子点(CdS quantum dots)作为II-VI族典型的半导体材料，因其在光致发光、电致发光、生物传感器、光感材料、光催化、光降解等方面的潜在应用而备受关注，是纳米材料合成领域的研究热点之一。
近年来，量子点半导体主要是采用物理-化学的方法进行合成制备，这些方法在生产速度和产能上都有一定优势，并且对合成量子点颗粒的尺寸控制更好，然而，在使用有毒试剂以及较高的压力、温度时，它们面临着较高的资金成本和能源需求。此外，通过物理-化学方法合成的量子点生物相容性较差，使得其在生物和医疗***中的应用受到限制。为了解决与物理-化学过程相关的问题，半导体金属硫化物量子点的微生物合成近几年以惊人的速度发展。微生物具有廉价、易培养、繁殖快等优点，应用于纳米材料的生物合成具有巨大的潜力。与传统的合成技术相比，借助微生物合成纳米颗粒具有环境友好、低成本、反应条件温和、可控、不需添加还原剂、效率高等优点，并能产生生物相容性颗粒。
量子点生物合成分为细胞外和细胞内两种途径，然而通过细胞内生物合成很难制备大规模的量子点，它需要将额外的细胞粉碎以分离目标产品。细胞外合成在大规模合成中具有更大的应用潜力，包括产品的制备和回收。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种硫化镉量子点的合成方法。以碳源(如甲酸钠等)作为胁迫/诱导因子，在其最佳浓度下提高脱硫弧菌亚种胞外聚合物的产量，并利用其胞外聚合物介导合成硫化镉量子点，制备出一种尺寸分布均匀、结晶度好、高荧光性、比表面积大的量子点颗粒。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种硫化镉量子点的合成方法，包括以下步骤：
将镉源的水溶液和脱硫弧菌亚种在碳源诱导培养时的胞外聚合物混合吸附，然后经过透析后，滴加硫源的水溶液，静置后离心，得到所述硫化镉量子点。
优选地，所述硫源、镉源的物质的量之比为1:3～1:10。
优选地，所述镉源包括CdCl2、Cd(NO3)2和CdSO4中的至少一种。
优选地，所述硫源包括硫化钠。
优选地，所述镉源的水溶液和脱硫弧菌亚种在碳源诱导培养时的胞外聚合物混合后进行摇床振荡吸附，所述摇床振荡的温度为20～40℃，振荡速度为120～180rpm，时间为1～2h。
优选地，所述镉源的水溶液的浓度为0.01～1mol/L；所述硫源的水溶液的浓度为0.01～0.5mol/L；所述胞外聚合物与所述镉源的水溶液的质量体积比为1:1～1:10mg/mL。
优选地，所述胞外聚合物由包括以下步骤的制备方法制得：
将脱硫弧菌亚种菌悬液接种至Starkey培养基中，加入碳源，经诱导培养后收集脱硫弧菌亚种分泌的胞外聚合物；
所述碳源包括甲酸钠、乙酸钠和葡萄糖中的至少一种。
优选地，所述脱硫弧菌亚种进行碳源诱导培养后，除去培养基和碳源，再除去菌体得到胞外聚合物；进一步优选地，培养基和碳源的去除方法为：将碳源诱导培养后的处理液置于3～5℃，转速为7000～9000rpm的条件下离心8～12min，共离心2～5次，每次离心后用质量百分比为0.7～1.0％的盐溶液进行清洗，以洗掉菌体上残留的培养基和碳源；菌体的去除方法为：向除去培养基和碳源的处理液中加入质量百分比为0.7～1.0％的盐溶液，并加入0.8～1.2mol/L的氢氧化钠，充分混合后在3～5℃条件下静止2～4h，之后在离心速度为8000～16000rpm，离心时间为10～20min的条件下离心1～4次，收集上清液后用0.22～0.45μm的醋酸纤维素过滤膜进行过滤，最后再进行透析处理，即可除去菌体；所述盐溶液优选氯化钠。
优选地，所述Starkey培养基的成分包括：磷酸氢二钾0.5～1.0g/L、硫酸钠1.0～2.0g/L、硫酸镁七水合物2.0～3.0g/L、氯化钙二水合物0.05～0.1g/L、乳酸钠2.5～3.0g/L、酵母粉1.0～2.0g/L和氯化铵1.0～2.0g/L。
优选地，所述脱硫弧菌亚种菌悬液按体积百分比2％～10％的接种量接种至Starkey培养基中。
本发明的脱硫弧菌亚种菌悬液的制备方法如下：将购买的脱硫弧菌亚种按体积百分比3％～7％接种至Starkey培养基中，于35±2℃振荡活化24±2h，制得脱硫弧菌亚种菌悬液。
优选地，所述碳源的加入量满足加入后培养基中碳源浓度为0.5～6.0g/L。
进一步优选地，所述碳源为甲酸钠。
优选地，所述诱导培养采用振荡培养的方式进行，所述振荡培养温度为20～40℃，时间为24～84h，振荡速度为100～200rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用了胞外聚合物的新型分子介导机制，操作简单，制备条件温和，成本低廉，重现性好，利用碳源(如甲酸钠等)胁迫/诱导培养脱硫弧菌亚种，显著提高了胞外聚合物的产量，进一步提高了硫化镉量子点合成的产率，胞外聚合物的产量在外加碳源甲酸钠浓度为3.0g/L时最高，达到1709.78mg/g，在此浓度的胞外聚合物介导下合成的硫化镉量子点产量也最高，单位菌株产出的量子点产量达到23.59g/g。另外，本发明制备的硫化镉量子点具有尺寸分布均匀、结晶度好、高荧光性、比表面积大等优良性能。
附图说明
图1为最佳浓度的甲酸钠、乙酸钠、葡萄糖诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的产量图；
图2为最佳浓度的甲酸钠、乙酸钠、葡萄糖诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的X射线衍射图；
图3为最佳浓度的甲酸钠、乙酸钠、葡萄糖诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的荧光光谱图；
图4为最佳浓度的甲酸钠、乙酸钠、葡萄糖诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的傅里叶红外光谱图；
图5为最佳浓度的甲酸钠诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的N2吸/脱附曲线及孔径分布图；
图6为最佳浓度的甲酸钠诱导强化下脱硫弧菌亚种产生胞外聚合物介导合成CdS量子点的高分辨透射电镜及粒径分布图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
实施例1
碳源诱导强化脱硫弧菌亚种产生EPS
本实施例中选用硫酸盐还原菌脱硫弧菌亚种(D.desulfuricans sub sp，属于革兰氏阴性厌氧菌，从北京百欧博伟生物科技有限公司购得)。胞外聚合物的具体制备步骤如下：
1、将保存在-18℃的脱硫弧菌亚种取出，解冻至室温后接种(菌种接入量的体积百分比为5％)于Starkey培养基(磷酸氢二钾0.50g/L、硫酸钠1.00g/L、硫酸镁七水合物2.00g/L、氯化钙二水合物0.10g/L、乳酸钠2.50g/L、酵母粉1.00g/L和氯化铵1.00g/L，pH＝7)中进行恒温(35℃)震荡(150rpm)活化培养24h(在灭菌后加入由无菌水配置的5％抗坏血酸)，制得脱硫弧菌亚种菌悬液。
2、诱导培养：在无菌条件下按10％接种量(按体积计)将脱硫弧菌亚种菌悬液接种到已在121℃下高温灭菌20min的Starkey培养基中(培养基组分同步骤1，培养基装在锥形瓶中，每只锥形瓶含有90mL培养基)，然后在无菌条件下向Starkey培养基按2％添加量(按体积计)注入已灭菌的甲酸钠溶液，使锥形瓶中为最佳的甲酸钠诱导浓度3.0g/L，向锥形瓶中充氮气1min以排除氧气，并于35℃，150rpm条件下进行甲酸钠诱导强化培养72h。
3、将最佳甲酸钠浓度诱导强化培养后的脱硫弧菌亚种培养物在温度为4℃，转速为8000rpm条件下离心两次，离心时间为10min，每次离心后用质量百分数为0.9％的氯化钠溶液进行清洗，以洗掉菌体上残留的培养基和甲酸钠。两次离心之后加入30mL质量百分数为0.9％的氯化钠溶液，制成菌悬液，再加入1mL浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，充分混合后在4℃条件下静置3h，之后分别在16000rpm离心20min和在8000rpm离心15min，收集到的上清液用0.45μm醋酸纤维滤膜过滤，于截留量为4000Da的透析袋中透析24h，以去除菌体，得到脱硫弧菌亚种在最佳甲酸钠浓度诱导强化后分泌的胞外聚合物，保存于-20℃冰箱中。
为了与甲酸钠作为对比，本实施例也制备了在乙酸钠(最佳诱导浓度为3.0g/L)以及葡萄糖(最佳诱导浓度为0.5g/L)胁迫/诱导条件下，脱硫弧菌亚种生产的胞外聚合物。同时进行没有碳源诱导的实验。
胞外聚合物主要组分测定：以多糖、蛋白质与核酸共同表征胞外聚合物的组成。在胞外聚合物主要组分的测定中，采用蒽酮比色法测定多糖含量，考马斯亮蓝G-250法测定蛋白质含量，二苯胺法测定核酸含量。
产生胞外聚合物的蛋白质含量在外加甲酸钠3.0g/L，乙酸钠3.0g/L和葡萄糖0.5g/L时最高，其中甲酸钠诱导强化下胞外聚合物蛋白质含量达到1516.68mg/g，远高于其他碳源(乙酸钠为1130.81mg/g、葡萄糖为918.74mg/g)，其余成分中总糖变化趋势则不明显，而核酸未检测出，甲酸钠的诱导强化效果优于乙酸钠与葡萄糖。
实施例2
碳源诱导强化下胞外聚合物介导合成硫化镉量子点
制备0.15mol/L的镉离子溶液(氯化镉为前驱体)和0.05mol/L的硫化钠溶液。将不同诱导条件下获得的胞外聚合物(2.00mg)与10.00mL的镉离子溶液一起加入锥形瓶中，将混合物的体积调整至20.00mL。
将混合物在150rpm和35℃的条件下振荡2h，使得吸附充分发生。吸附完成后将混合物置于分子量为4000Da的透析袋中，用200.00mL超纯水(pH5.00)透析12h，去除多余的镉离子。然后将混合物置于锥形烧瓶中，滴入10.00mL上述硫化钠溶液。让混合物静置30min，然后在4℃和5000rpm的条件下离心10min，以方便收集合成的硫化镉量子点。硫化镉量子点分别用超纯水和无水乙醇洗涤3次，在65℃干燥至恒重，测其光谱及其结构性质。
通过火焰原子吸收光谱法比较初始和残余镉离子浓度，得到了硫化镉量子点的产量，如图1显示，在甲酸钠诱导强化体系下单位菌株硫化镉量子点的产量为23.59g/g，单位胞外聚合物的硫化镉量子点产量为10.82g/g，远高于其他碳源(乙酸钠和葡萄糖)。
图2X射线衍射图显示，所得产品有3个衍射峰，分别为27.41°、44.42°、52.16°，对应于晶面(111)、(220)和(311)，可以确定得到的产物为立方相的硫化镉量子点，衍射峰没有明显的移动且峰较明显，可表明胞外聚合物介导合成的硫化镉量子点具有晶相稳定且结晶度良好的性质。
图3光致发光光谱图显示，胞外聚合物介导下合成的硫化镉量子点显示出较强的荧光活性，在大约488nm处有较强的荧光峰。其中，荧光强度最大的是碳源甲酸钠诱导强化下胞外聚合物介导所合成的硫化镉量子点。
图4傅里叶红外光谱结果显示，在3389cm-1的峰归因于O-H、N-H或氢键的拉伸振动；2924cm-1处的峰归因于-SH的拉伸振动；1649cm-1的峰与酰胺I带有关，归因于蛋白质中C＝O键的振动；1454cm-1归因于伯酰胺C-N的拉伸振动；1376cm-1处的峰归因于C-H的振动。由于这些吸收峰的存在，进一步证明了蛋白质的存在，而我们选用的培养基并不含外源蛋白，所以量子点外面的蛋白质即为微生物自身分泌的蛋白质包裹在其外面。
图5中N2吸/脱附曲线显示，胞外聚合物介导合成的硫化镉量子点的等温线均属于IV型，具有H2型回滞环，说明合成的硫化镉量子点中存在介孔，是一种紧密的圆柱形介孔结构材料，其中含有墨水瓶形孔隙。而孔径分布图中可发现样品的孔径分布曲线均集中在介孔区域(7～22nm)。甲酸钠诱导强化下的硫化镉量子点具有比其它两种材料更大的比表面积、孔径和孔容，从诱导前的118.4167m2·g-1提高到199.1124m2·g-1，比表面积的增加使催化剂具有更多的活性位点，大量的多孔结构增强了传质过程，可以推测胞外聚合物介导合成可能促进了硫化镉量子点的催化性能。
图6高分辨透射电镜及粒径分布结果显示，甲酸钠诱导强化体系下合成的硫化镉量子点分布均匀，主要分布在3.00～4.00nm(约27.27％)，平均粒径大约为3.53nm，得到的硫化镉量子点粒径均小于20nm，因此所合成的硫化镉粒子属于量子点。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将镉源的水溶液和脱硫弧菌亚种在碳源诱导培养时的胞外聚合物混合吸附，然后经过透析后，滴加硫源的水溶液，静置后离心，得到所述硫化镉量子点。
2.根据权利要求1所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述硫源、镉源的物质的量之比为1:3～1:10。
3.根据权利要求1所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述镉源的水溶液和脱硫弧菌亚种在碳源诱导培养时的胞外聚合物混合后进行摇床振荡吸附，所述摇床振荡的温度为20～40℃，振荡速度为120～180rpm，时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述镉源的水溶液的浓度为0.01～1mol/L；所述硫源的水溶液的浓度为0.01～0.5mol/L；所述胞外聚合物与所述镉源的水溶液的质量体积比为1:1～1:10mg/mL。
5.根据权利要求1所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述胞外聚合物由包括以下步骤的制备方法制得：
将脱硫弧菌亚种菌悬液接种至Starkey培养基中，加入碳源，经诱导培养后收集脱硫弧菌亚种分泌的胞外聚合物；
所述碳源包括甲酸钠、乙酸钠和葡萄糖中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述Starkey培养基的成分包括：磷酸氢二钾0.5～1.0g/L、硫酸钠1.0～2.0g/L、硫酸镁七水合物2.0～3.0g/L、氯化钙二水合物0.05～0.1g/L、乳酸钠2.5～3.0g/L、酵母粉1.0～2.0g/L和氯化铵1.0～2.0g/L。
7.根据权利要求5所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述脱硫弧菌亚种菌悬液按体积百分比2％～10％的接种量接种至Starkey培养基中。
8.根据权利要求5所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述碳源的加入量满足加入后培养基中碳源浓度为0.5～6.0g/L。
9.根据权利要求8所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述碳源为甲酸钠。
10.根据权利要求5所述的硫化镉量子点的合成方法，其特征在于，所述诱导培养采用振荡培养的方式进行，所述振荡培养温度为20～40℃，时间为24～84h，振荡速度为100～200rpm。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100193752A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | Ut-Battelle, Llc | Microbially-mediated method for synthesis of non-oxide semiconductor nanoparticles |
| CN104031941A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-10 | 杭州师范大学 | 一种硒化镉量子点的生物合成方法 |
| US20180010153A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Ut-Battelle, Llc | Microbially-mediated method for synthesis of metal chalcogenide nanoparticles |
| CN108217932A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-29 | 南华大学 | 一种利用微生物同步去除废水中硒、镉并生成纳米硒化镉的装置与方法 |
| CN108862627A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-23 | 南华大学 | 一种无外加碳源的硒镉废水处理方法 |
| CN110055060A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-26 | 北京理工大学 | 一种以锌镉废水为金属源生物合成ZnxCd1-xS量子点的方法 |
| CN111808889A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-23 | 北京理工大学 | 一种利用胞外蛋白体外高效合成荧光可调ZnCdS量子点的方法 |
-
2023
- 2023-05-06 CN CN202310502663.2A patent/CN116554864B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100193752A1 (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-05 | Ut-Battelle, Llc | Microbially-mediated method for synthesis of non-oxide semiconductor nanoparticles |
| CN104031941A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-09-10 | 杭州师范大学 | 一种硒化镉量子点的生物合成方法 |
| US20180010153A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Ut-Battelle, Llc | Microbially-mediated method for synthesis of metal chalcogenide nanoparticles |
| CN108217932A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-29 | 南华大学 | 一种利用微生物同步去除废水中硒、镉并生成纳米硒化镉的装置与方法 |
| CN108862627A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-23 | 南华大学 | 一种无外加碳源的硒镉废水处理方法 |
| CN110055060A (zh) * | 2019-03-28 | 2019-07-26 | 北京理工大学 | 一种以锌镉废水为金属源生物合成ZnxCd1-xS量子点的方法 |
| CN111808889A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-23 | 北京理工大学 | 一种利用胞外蛋白体外高效合成荧光可调ZnCdS量子点的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YU GAN等: "Changes in Desulfovibrio desulfuricans sub sp EPS components and adsorption performance under exogenous sulfur induction and its mediation role in the biosynthesis of ZnS QDs", 《JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING》, vol. 11, pages 109225 - 1 * |
| 黄祥武等: "碳源诱导下D. desulfuricans sub sp. EPS 特性及对Cd(Ⅱ)的吸附", 《中国环境科学》, vol. 43, pages 2889 - 2898 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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