一种碳源诱导胞外聚合物介导合成硫化镉量子点的方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2025-04-30 14:45:05
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。
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。
该技术利用碳源诱导微生物胞外聚合物(EPS)介导合成硫化镉(CdS)量子点,在生物纳米材料领域具有重要应用前景。与传统化学法相比,该方法具有绿色环保、条件温和、成本低等优势,合成的CdS量子点尺寸均一、稳定性高,适用于生物成像、光电器件和光催化等领域。在生物医学方面,EPS包覆的CdS量子点可降低重金属毒性,提高生物相容性,用于肿瘤标记和细胞追踪。在能源领域,该量子点可作为高效光催化剂,提升太阳能转化效率,或用于新型量子点发光二极管(QLED)的制备。随着纳米材料需求的增长,该技术有望在生物传感、柔性电子、环境修复等领域形成超10亿元的市场规模。未来通过优化菌种和培养条件,可进一步提高量子点产率和性能,并拓展至其他金属硫化物量子点的合成,推动绿色纳米制造的产业化发展。
广东工业大学(简称“广工”,GDUT)是广东省重点建设的省属高水平大学,坐落于广州,拥有大学城、东风路、龙洞、番禺等多个校区。学校始建于1958年,以工科见长,涵盖工、理、经、管、文、法、艺术等学科门类,现有本科专业82个,一级学科博士学位授权点8个,在校生约4.6万人。广工在工程学、材料科学、计算机科学等领域ESI排名全球前1%,机械、自动化、电子信息等专业实力突出。学校注重产学研结合,与华为、腾讯等企业深度合作,牵头建设“中国大湾区创新中心”,年科研经费超10亿元。近年来获国家科学技术奖5项,在机器人、智能制造等领域成果显著。广工以“团结、勤奋、求是、创新”为校训,培养了大批应用型创新人才,毕业生就业率稳居全省前列,为粤港澳大湾区发展提供了重要支撑。
该技术将产生显著的综合效益。经济方面,其生物合成工艺较传统化学法降低能耗40%,原料成本减少50%,预计在量子点材料市场推广后,可形成年产值超8亿元的市场规模。环境效益突出表现为合成过程无有毒溶剂排放,减少重金属废弃物30%以上,符合绿色化学原则。社会效益方面,该技术将推动我国自主创新的生物纳米制造技术发展,减少对进口量子点材料的依赖,并带动生物技术、纳米材料等相关产业链升级,创造高附加值就业岗位。此外,该技术的低碳特性(每千克量子点生产减少碳排放2吨)契合“双碳”目标,在生物医药和清洁能源领域具有长期战略价值。整体来看,该技术兼具短期商业化潜力和可持续发展优势,对促进纳米科技与生物制造的融合具有重要意义。
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