近日，2019级硕士研究生刘亚同学在生物纳米复合材料应用于光催化领域取得新进展，相关研究成果以“Green immobilization of CdS-Pt nanoparticles on recombinant Escherichia coli boosted by overexpressing cysteine desulfurase for photocatalysis application”为题在线发表于《Bioresource Technology Reports》期刊。

硫化镉纳米颗粒(CdS NPs)因具有相对窄的带隙(~2.4 eV)和高效的光收集能力，及其对520 nm以下太阳光的独特光学和光催化性能被认为是最具吸引力的光催化候选材料之一，由于光催化剂可吸收光提供能量引发化学反应，CdS NPs在环境修复和能源应用领域也得到了广泛的研究。一般来说，纳米粒子(NPs)可以通过传统的化学方法生产，但传统化学合成NPs所需的苛刻条件大大增加了成本，阻碍了半导体NPs在光催化领域的发展。近年来，NPs生物合成方法因其成本低、无害、环保的优点引起了人们的关注，这种新技术结合了无 机半导体NPs优异的光吸收效率和微生物的高度特异的生物催化能力，极大地提高了材料的光催化能力。 与此同时，在CdS光催化剂表面负载助催化剂也是提高光催化效率的有效途径，以贵金属作为辅助催化剂，可以抑制光生电子空穴对的复合，有助于提高CdS NPs的电荷分离效率以此提高材料的光催化性能。

在本研究中，我们提出了一种简单的合成生物光催化剂的策略，以基因工程大肠杆菌为生长平台，CdS、Pt NPs在该平台上进行自组装，以此形成具有高效光催化性能的三元复合材料。本研究的创新之处是对生物载体加入基因工程改造理念，基因工程菌作为高通量和多功能生物再生系统的有前途的候选者，在纳米材料的合成和组装方面有很高的潜力。在本研究中，基因工程大肠杆菌从环境中捕获目标离子-Cd²⁺，并通过克隆基因产生的半胱氨酸脱硫酶将Cd²⁺还原为CdS NPs，其中半胱氨酸通过半胱氨酸脱硫酶形成活性硫源，富集在菌株周围，以此使得CdS NPs得以在菌株周围均匀生长，从而形成e-E. Coli/CdS复合材料。再以贵金属Pt NPs对其进行修饰，Pt NPs的加入可以作为共催化剂促进CdS的电荷分离和抑制光生载流子的重组，从而进一步提高对有机染料的催化降解性能。因此，三元e-E. Coli/CdS/ Pt复合材料在废水处理中作为一种强光催化剂降解污染物，在光照条件下进行环境修复具有广阔的前景。

该研究工作第一作者是刘亚，江西萍乡人。该工作也得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金以及华侨大学研究生科研创新项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.biteb.2021.100823