(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210584411.4 (22)申请日 2022.05.27 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 （深圳） 地址 518000 广东省深圳市南 山区桃源街 道深圳大 学城哈尔滨工业大 学校区 (72)发明人 路璐　杜怡美　杨洋　 (74)专利代理 机构 深圳叁众知识产权代理事务 所(普通合伙) 44434 专利代理师 董杨 (51)Int.Cl. C12N 1/20(2006.01) C02F 3/00(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C02F 101/20(2006.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种微生物半导体及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明涉及一种微生物半导体， 其包括电活 性菌和硫化镉； 所述硫化镉分散在所述电活性菌 中。 本发明还涉及上述微生物半导体的制备方 法： S1.将所述电活性菌培养至对数期； S2.离心 得到湿菌体， 使用培养 液重悬得到菌 悬液； S3.将 可溶性镉盐和半胱氨酸加入到所述菌悬液中， 震 荡培养。 本发明技术方案所得微生物半导体中， 电活性菌与硫化镉的有效结合， 可以充分发挥微 生物与半导体的协同作用。 将所得的该微生物半 导体， 外接三电极体系， 令 人意外地发现， 其具有 良好的光电响应和优异的生物相容 性。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114958666 A 2022.08.30 CN 114958666 A 1.一种微生物半导体， 其特征在于， 所述微生物半导体包括电活性菌和硫化镉； 所述硫 化镉分散在所述电活性菌中。 2.根据权利要求1所述 微生物半导体， 其特 征在于， 所述电活性菌为希瓦氏菌 。 3.根据权利要求1所述微生物半导体， 其特征在于， 所述硫化镉占微生物半导体的20 ‑ 40wt％； 所述硫化镉的粒径为5 0‑100nm。 4.权利要求1 ‑3任一项所述 微生物半导体的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1.将所述电活性菌 培养至对数期； S2.离心得到湿菌体， 使用培 养液重悬 得到菌悬液； S3.将可溶性镉盐和半胱氨酸加入到所述菌悬 液中， 震荡培 养。 5.根据权利要求4所述微生物半导体的制备方法， 其特征在于， S1中， 所述培养条件为： 温度为30‑35℃、 时间为10 ‑24h、 震荡速度为120 ‑160rpm。 6.根据权利要求4所述微生物半导体的制备方法， 其特征在于， S2中， 所述培养液的成 分包括羟乙基哌嗪乙硫磺酸和钠盐。 7.根据权利要求4所述微生物半导体的制备方法， 其特征在于， S3中， 所述可溶性镉盐 的浓度为0.1 ‑1mM； 所述半胱氨酸的浓度为1 ‑2mM。 8.根据权利要求4所述微生物半导体的制备方法， 其特征在于， S3中， 所述震荡培养的 条件为： 温度为3 0‑35℃、 时间为24 ‑72h、 震荡速度为120 ‑160rpm。 9.根据权利要求4所述微生物半导体的制备方法， 其特征在于， S2中， 所述菌悬液的OD 值为0.1‑1.0。 10.权利要求1 ‑3任一项所述 微生物半导体在光电器件中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114958666 A 2一种微生物 半导体及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于生物技 术领域， 具体涉及一种微 生物半导体及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]污水中含有大量废弃有机物， 而传统污水处理过程是一个高耗能过程。 如何在污 水处理过程中将其中的 “资源”捕获、 回收、 利用的同时降低能耗成为环境领域的研究热点。 将微生物与半导体材料结合的复合催化体系能够将无机半导体材料优异的光捕获能力和 微生物良好的催化能力结合， 在回收污水有机物中化学能的同时储存太阳能， 实现污水碳 中和方面展现出优异的应用前景。 但目前对于高效的微生物 ‑半导体复合催化体系的构建 仍然存在生物和化学不兼容的问题， 阻碍 了其进一 步的发展。 [0003]电活性菌能够代谢污水中的有机物并将生物电子传递到胞外， 在降解污染物的同 时用于还原反应。 半导体硫化镉具有良好的生物相容性和可见光响应能力， 在光的照射下， 光电子被激发到导带上并在价带上留下一个光生空穴。 光电子可以参与还原反应， 而光生 空穴能够氧化污水中的污染物。 光电子同样可以通过电活性菌胞外电子传递途径参与电活 性菌的生长代谢， 光空穴也可以接受电活性菌胞外电子传递的生物电子， 从而在半导体纳 米材料与微生物细胞 结合的界面上实现能量和电子的传递。 [0004]现有技术CN109987720A公开了一种利用希瓦氏菌处理污水中的重金属离子的方 法， 其将污水中的各个重金属离子经希瓦氏菌处理后， 得到了金属沉淀物， 从而降低了废水 中的可溶性金属重 离子含量， 但是并没有实现对金属沉淀物的再次利用。 [0005]现有技术CN109554400A公开了一种生物纳米硫化亚铁的合成方法， 利用生物合 成， 制备了纳米硫化亚铁， 但是生物仅是参与了反应， 所得产 物纳米硫化亚铁并非生物本身 自带， 或内置 于生物中， 无法体现出产物的生物性能。 [0006]因此， 如何尝试构建高效有机物氧化能力的微生物 ‑半导体复合催化体系， 使其高 效处理污水中的重金属离子， 并且使得该体系具有理想的性能(如光电性能)， 从而在某一 特定领域产生经济价 值， 是研发的热点。 发明内容 [0007]本发明充分利用了生物代谢机制的能动性和电活性菌的胞外电子传递能力， 构建 了基于电活性菌自合成半导体硫化镉的复合催化体系， 其本质上为一种微生物半导体。 本 发明技术方案材料简单， 应用成本低， 并且使得目标电活性菌具有优异的半导体行为， 为高 效微生物‑半导体复合催化体系的构建提供了新方法和应用领域。 [0008]本发明中， 术语 “湿菌体”是指将在液体培养基中培养好的细菌离心收集所得菌体 沉淀。 [0009]本发明中， 术语 “重悬”是指用适当的缓冲液或培养液， 将离心或沉降等方法得到 的固体(沉淀、 细胞、 活性物质等 等)重新悬浮。 [0010]本发明的一个目的在于提供一种微生物半导体， 其包括电活性菌和硫化镉； 所述说　明　书 1/5 页 3 CN 114958666 A 3