發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 16:22

【摘要】：由硒、鎘等在環(huán)境中積累引起的污染問題和健康風(fēng)險(xiǎn)已引起了人們的廣泛關(guān)注。在可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代背景下,近年來有研究者開始嘗試將這些污染物通過微生物代謝過程轉(zhuǎn)化成納米材料,從而實(shí)現(xiàn)其資源化回收利用。在眾多的納米材料中,量子點(diǎn)由于具有優(yōu)異的熒光和半導(dǎo)體性能以及在生物醫(yī)學(xué)、癌癥治療、太陽能電池、探測(cè)器、生物傳感器、成像和環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景,引起了研究人員的極大興趣。另外,納米硒也具有重要的應(yīng)用價(jià)值。相對(duì)于傳統(tǒng)的量子點(diǎn)和納米材料化學(xué)合成方法(比如反應(yīng)條件苛刻、操作復(fù)雜的水相合成),生物合成方法具有低成本、操作簡(jiǎn)單、能直接利用環(huán)境污染物等優(yōu)勢(shì),因此近年來得到了迅速發(fā)展。研究表明細(xì)菌、真菌、噬菌體、植物和蚯蚓等都能合成生物量子點(diǎn),但是其合成速率和產(chǎn)率往往低于化學(xué)合成的量子點(diǎn),因此其實(shí)際應(yīng)用受到限制。因此,我們迫切需要開發(fā)新的合成和調(diào)節(jié)方法來提高生物合成納米材料的效率。另外,需積極探索適合生物合成納米材料應(yīng)用(包括在環(huán)境污染控制領(lǐng)域)的新技術(shù)。本論文的主要內(nèi)容和研究結(jié)論如下:1.證實(shí)了原生生物也具有合成納米硒顆粒的能力。四膜蟲廣泛存在于水環(huán)境中,并且作為一種重要的模式生物能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模培養(yǎng)。因此,我們選擇了用嗜熱四膜蟲SB210合成納米硒,并闡明了其生物合成機(jī)理。研究結(jié)果顯示四膜蟲合成了具有不規(guī)則形狀和較小粒徑(50-500 nm)的非晶態(tài)硒納米顆粒。定量PCR,GSH檢測(cè)和納米硒體外合成實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了谷胱甘肽和富巰基蛋白在嗜熱四膜蟲SB210合成納米硒過程中的重要作用。2.首次用原生動(dòng)物四膜蟲轉(zhuǎn)化Cd和Se離子并合成了 CdS1-xSex量子點(diǎn),通過EXAFS和HRTEM等分析方法對(duì)材料進(jìn)行了全面表征,并考察了其環(huán)境應(yīng)用性能。梨形四膜蟲合成的量子點(diǎn)的直徑為8.27 ± 0.77 nm。得到的生物量子點(diǎn)被成功用于Cd離子的檢測(cè),顯示了良好的檢測(cè)靈敏度和選擇性,其線性檢測(cè)范圍為20～80 μM。3.生物量子點(diǎn)的應(yīng)用受到生產(chǎn)速率慢和熒光性能差等因素的限制,因此如何調(diào)控生物量子點(diǎn)的合成是需要解決的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。在本研究中,我們提出利用太陽能促進(jìn)大腸桿菌合成CdSi-xSex生物量子點(diǎn)的新方法,不僅提高了量子點(diǎn)產(chǎn)率而且改善了其熒光性能。在太陽光照射下大腸桿菌中合成的量子點(diǎn)的熒光壽命為24.8ns,而在黑暗條件下合成的量子點(diǎn)的熒光壽命為18.45ns。此外,在光照下量子點(diǎn)的合成速率明顯高于暗反應(yīng)過程。進(jìn)一步機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)這種差異與所合成量子點(diǎn)的光催化性能密切相關(guān)。這種簡(jiǎn)便、綠色的調(diào)節(jié)方法也可應(yīng)用于真核細(xì)胞模式生物梨形四膜蟲中,不僅有利于的Cd污染環(huán)境的修復(fù)而且能促進(jìn)生物量子點(diǎn)合成。4.在微生物中加入人工光敏劑被認(rèn)為是一種有效收集太陽能的方法。我們?cè)焕蒙锖铣傻牧孔狱c(diǎn)作為光吸收材料來實(shí)現(xiàn)污染物的光催化-生物協(xié)同降解。發(fā)現(xiàn)在可見光照射下,梨形四膜蟲內(nèi)合成的CdS半導(dǎo)體可顯著改善四膜蟲對(duì)硝基苯的還原。胞內(nèi)的CdS甚至觸發(fā)了TpyCSE突變株中的硝基苯的還原。CdS生物量子點(diǎn)-梨形四膜蟲復(fù)合體系不僅拓寬了微生物的功能,而且使四膜蟲有了更好的硝基苯修復(fù)的潛力,為強(qiáng)化污染環(huán)境的生物修復(fù)提供了新思路。在本論文中,我們圍繞納米硒和生物量子點(diǎn)在四膜蟲體內(nèi)的合成及環(huán)境應(yīng)用展開了研究,證實(shí)了這種生物量子點(diǎn)為環(huán)境污染物檢測(cè)和修復(fù)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。生物量子點(diǎn)的大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn),如生物量子點(diǎn)的提取和純化問題。因此,發(fā)展胞外生物量子點(diǎn)的合成或開發(fā)簡(jiǎn)單、低成本的生物量子點(diǎn)的純化方法是今后的重要研究方向。此外,在繼續(xù)提高生物量子點(diǎn)的產(chǎn)率的同時(shí)應(yīng)該進(jìn)一步開發(fā)提高量子點(diǎn)熒光壽命、量子產(chǎn)率等性質(zhì)的有效方法。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 一丁;;三星助推量子點(diǎn)電視普及[J];電器;2017年12期

2 黎紅;譚宏成;王敏;楊麗君;;氮摻雜枸杞碳量子點(diǎn)的光譜性質(zhì)及磁性量子點(diǎn)制備初探[J];樂山師范學(xué)院學(xué)報(bào);2017年12期

3 劉禹杉;李偉;吳鵬;劉守新;;水熱炭化制備碳量子點(diǎn)及其應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2018年04期

4 ;量子點(diǎn)的發(fā)展歷程[J];電子元器件與信息技術(shù);2018年01期

5 韋星明;王榮芳;謝君;李金瓊;江嘉穎;;CdSe:Mn量子點(diǎn)的制備及發(fā)光性能研究[J];廣東化工;2018年11期

6 陳天琳;;量子點(diǎn)電視的設(shè)計(jì)技術(shù)與發(fā)展現(xiàn)況分析[J];科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新;2018年25期

7 江洋;張鼎晟子;徐宏;古宏晨;;多重量子點(diǎn)編碼微球的高效制備與表征[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2016年11期

8 姜杰;嚴(yán)一楠;李士浩;何丹農(nóng);;碳量子點(diǎn)的制備及其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2017年01期

9 李敏;程朝歌;吳琪琳;;山竹殼基熒光碳量子點(diǎn)制備[J];高科技纖維與應(yīng)用;2017年01期

10 烏云其木格;尹洪武;蘇都;額爾敦朝魯;;計(jì)及厚度下量子點(diǎn)量子比特的電磁場(chǎng)依賴性[J];發(fā)光學(xué)報(bào);2017年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 慈吉良;王超;吳敏;黃勇;;氮摻雜碳量子點(diǎn)的綠色制備及應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題H：光電功能高分子[C];2017年

2 梁相永;汪露;常智義;李幫經(jīng);張晟;;一種含量子點(diǎn)干凝膠的制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十六屆膠體與界面化學(xué)會(huì)議論文摘要集——第二分會(huì)：功能微納米材料[C];2017年

3 曹佳浩;張漢杰;李東升;楊德仁;;等離激元調(diào)控硅量子點(diǎn)發(fā)光及能量傳遞[A];第十二屆全國(guó)硅基光電子材料及器件研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2017年

4 林澤文;林圳旭;黃銳;張毅;宋捷;李紅亮;徐駿;陳坤基;;基于氮、氧修飾的高密度硅量子點(diǎn)的近紅外光發(fā)射調(diào)控與光增益特性[A];第十二屆全國(guó)硅基光電子材料及器件研討會(huì)會(huì)議論文集[C];2017年

5 樊春海;汪聯(lián)輝;黃慶;何耀;宋世平;;幾種熒光量子點(diǎn)的制備、修飾及生物檢測(cè)方法研究[A];中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)發(fā)展回顧[C];2015年

6 王進(jìn)平;李春;劉衛(wèi)儉;;碳量子點(diǎn)的合成及其在植物病原菌成像中的應(yīng)用[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第三分會(huì)：納米傳感新原理新方法[C];2016年

7 張?jiān)?糜嵐;熊蓉玲;陳暨耀;王培南;;水溶熒光量子點(diǎn)在細(xì)胞內(nèi)的分布和細(xì)胞間的傳輸[A];上海市激光學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 熊煥明;;光致發(fā)光的氧化鋅量子點(diǎn)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

9 宋濤;逯超亮;宮曉群;楊秋花;李云紅;常津;;量子點(diǎn)熒光編碼微球的制備[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第30次學(xué)術(shù)年會(huì)暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會(huì)論文集[C];2010年

10 楊久敏;宮曉群;張琦;宋濤;劉鐵根;李迎新;常津;;小波變換在量子點(diǎn)編碼識(shí)別中的應(yīng)用[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第30次學(xué)術(shù)年會(huì)暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 曲照貴;天大首創(chuàng)零污染量子點(diǎn)合成工藝[N];中國(guó)化工報(bào);2013年

2 記者 金朝力;量子點(diǎn)電視中國(guó)市場(chǎng)翻倍增長(zhǎng)[N];北京商報(bào);2017年

3 本報(bào)記者 崔爽;從量子點(diǎn)到量子環(huán) 改變的不只一個(gè)字[N];科技日?qǐng)?bào);2018年

4 本報(bào)記者 閔杰;再現(xiàn)“小陽春” 量子點(diǎn)電視好時(shí)光還有多少年？[N];中國(guó)電子報(bào);2018年

5 李鋒白;2018年量子點(diǎn)電視銷售額預(yù)計(jì)突破110億[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2018年

6 本報(bào)記者 丁瑩;產(chǎn)品升級(jí)技術(shù)煥新[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2018年

7 北京商報(bào)記者 金朝力;量子點(diǎn)電視領(lǐng)跑中高端彩電市場(chǎng)[N];北京商報(bào);2018年

8 曹開放;發(fā)力渠道建設(shè) 風(fēng)行電視全力普及量子點(diǎn)電視[N];民營(yíng)經(jīng)濟(jì)報(bào);2018年

9 周f ;量子點(diǎn)電視站上彩電消費(fèi)新風(fēng)口[N];中華工商時(shí)報(bào);2018年

10 林淙 記者 吳正懿;納晶科技：專注量子點(diǎn)材料的“拓荒者”[N];上海證券報(bào);2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 杜婷;基于量子點(diǎn)抗豬病毒材料的體外篩選及分子機(jī)制研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

2 盧坤媛;高效PbX量子點(diǎn)太陽能電池研究[D];蘇州大學(xué);2017年

3 陳黎;多金屬氧酸鹽及其衍生物在染料/量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的應(yīng)用研究[D];東北師范大學(xué);2018年

4 陳振華;新型量子點(diǎn)納米材料在免疫診斷領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用[D];南方醫(yī)科大學(xué);2018年

5 郭瀟瀟;碳化硅納米顆粒的制備、發(fā)光性質(zhì)及相變的研究[D];東南大學(xué);2017年

6 崔銀花;生物合成硫族納米材料的機(jī)理、調(diào)控及應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2018年

7 張艷艷;具有特殊發(fā)光性能的納米片及量子點(diǎn)材料[D];華東師范大學(xué);2017年

8 田立嬌;生物自組裝量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)、調(diào)控方法和合成機(jī)理[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

9 王建平;半導(dǎo)體自組織量子點(diǎn)物理性質(zhì)的外場(chǎng)調(diào)控[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

10 林星;基于膠體量子點(diǎn)的光子器件[D];浙江大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李鵬輝;功能多糖量子點(diǎn)熒光探針的構(gòu)建方法研究[D];吉林大學(xué);2015年

2 田凱樂;氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光分析及可視化檢測(cè)[D];西北大學(xué);2018年

3 張慧佳;基于MoS_2量子點(diǎn)熒光探針的設(shè)計(jì)及生物傳感研究[D];寧夏大學(xué);2018年

4 韓影;碳量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備及其光學(xué)應(yīng)用研究[D];寧夏大學(xué);2018年

5 徐靜琴;石墨烯量子點(diǎn)為模板制備納米碳酸鈣藥物載體及性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

6 吳可嘉;Fe_3O_4-WO_x-CQD多功能體系的構(gòu)筑、表征及性能研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2018年

7 陳曉根;基于硅量子點(diǎn)的幾個(gè)熒光傳感器的構(gòu)建及在生化檢測(cè)中的應(yīng)用研究[D];湖南師范大學(xué);2018年

8 楊啟鳴;氮摻雜碳量子點(diǎn)的制備及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用研究[D];云南師范大學(xué);2018年

9 李美瑩;基于磁控濺射ZnO電子傳輸層的PbS量子點(diǎn)電池性能研究[D];東北師范大學(xué);2018年

10 陳聰;CdSe膠體量子點(diǎn)光致荷電現(xiàn)象與自旋調(diào)控[D];華東師范大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2784226