硒纳米颗粒的制备方法及其应用

本发明属于化学材料领域以及污染物处理领域，具体涉及一种硒纳米颗粒的制备方法及其应用。

背景技术：

1、硒是人类和植物的必需元素，以不同的形式存在。然而，由于其生物累积性，高浓度会导致严重的、明显的环境和生态风险，因此硒污染是一个迫切需要解决的环境问题。

2、作为一种稀散金属元素，硒具有独特的半导体、光电感应特性，凭借自身优异的性能，己被广泛应用于电子工业、玻璃工业、化工颜料工业、冶金工业、农业、生物领域等。作为人体和动物所必需的营养元素，硒是动物和人体中一些抗氧化酶(谷胱甘肽过氧化物酶)和硒-p蛋白的重要组成部分，可以提高人体免疫力，对癌症、胃病、心脑血管疾病、前列腺疾病、视力疾病等有很好的防治作用。

3、硒的存在形式中，尤以无定型单质硒应用效果最为显著。现有研究表明，无定型单质硒的生物吸收性及生物活性较高，在生物医药行业发展前景深远；且无定型的红硒单质生物毒性远低于硒酸盐等化合物。

4、关于无定型硒纳米颗粒的形成方法有很多研究报道，包括化学、物理和生物方法。其中使用生物方法(微生物)可以将最高浓度的硒酸盐还原成无毒的元素硒，因为生物方法具有绿色环保、工艺适用、成本较低的特点，而且微生物处理技术也具有良好的实用性。

5、然而，微生物还原亚硒酸盐的过程往往受限于严苛的厌氧反应条件，导致亚硒酸盐的还原效果以及还原效率大打折扣。

技术实现思路

1、旨在解决上述常用技术中无定型硒纳米颗粒的制备受限于严苛的厌氧反应条件，导致还原效果以及还原效率不佳技术问题，本发明提供了一种硒纳米颗粒的制备方法，包括步骤：

2、在好氧条件下，将巨大芽孢杆菌接种至第一培养基中，在25-40℃的温度条件下，以100-200rpm转速将所述第一培养基中的亚硒酸盐还原12～48h后，固液分离，得含硒沉淀；其中，所述第一培养基中亚硒酸盐的浓度为0.5～100mm。

3、进一步的，所述含硒沉淀包括巨大芽孢杆菌以及负载于所述巨大芽孢杆菌表面以及胞质空间的硒纳米颗粒，所述硒纳米颗粒为粒径为100～200nm的无定型单质硒颗粒。

4、进一步的，在接种所述巨大芽孢杆菌前包括对所述巨大芽孢杆菌进行活化，包括步骤：将所述巨大芽孢杆菌转移至第二培养基中，在30～40℃温度条件以及150～170rpm转速条件下活化所述巨大芽孢杆菌8～12h；其中，所述活化在有氧条件下进行。

5、进一步的，在接种所述巨大芽孢杆菌前还包括对所述巨大芽孢杆菌进行扩大培养，包括步骤：将活化后的所述巨大芽孢杆菌转移至第三培养基中培养3-6小时，直至所述巨大芽孢杆菌的光密度为od600nm＝1。

6、进一步的，所述第一培养基包括lb液体培养基，所述第二培养基包括lb液体培养基，所述第三培养基包括lb液体培养基。

7、进一步的，所述第一培养基中还包括结合大分子，所述结合大分子为巨大芽孢杆菌胞外分泌物。

8、进一步的，所述亚硒酸盐包括亚硒酸钠。

9、进一步的，所述第一培养基还包括强化剂，所述第一培养基中强化剂的浓度为1.0～4.0mm；所述强化剂包括l-谷胱甘肽。

10、进一步的，所述第一培养基的ph值为5～10。

11、本发明提供了一种如上任意一项所述的硒纳米颗粒的制备方法在硒污染物降解中的应用。

12、与现有技术相比，本发明至少包括以下优点：

13、本发明利用巨大芽孢杆菌对于亚硒酸盐的还原代谢能力，在好氧条件下将亚硒酸盐还原成单质硒纳米颗粒。一方面，该技术方案能够在有效降低硒污染的同时，生成具备高附加价值的硒纳米颗粒；另一方面，本发明通过反应菌种的选择以及反应条件、代谢进程的调控，使亚硒酸盐的还原能够在好氧条件下高效进行，在48小时内便能实现亚硒酸盐的高质、高量还原。相较而言，常用技术中，厌氧条件下的整个还原过程需要较长的时间(＞10d)才能实现高价硒的转化与资源利用，在众多高价硒转化方式中竞争力较弱。

14、本发明利用巨大芽孢杆菌胞内代谢还原亚硒酸盐，该还原过程中谷胱甘肽的添加强化了亚硒酸盐的还原效果。

技术特征：

1.一种硒纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含硒沉淀包括巨大芽孢杆菌以及负载于所述巨大芽孢杆菌表面以及胞质空间的硒纳米颗粒，所述硒纳米颗粒为粒径为100～200nm的无定型单质硒颗粒。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在接种所述巨大芽孢杆菌前包括对所述巨大芽孢杆菌进行活化，包括步骤：将所述巨大芽孢杆菌转移至第二培养基中，在30～40℃温度条件以及150～170rpm转速条件下活化所述巨大芽孢杆菌8～12h；其中，所述活化在有氧条件下进行。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在接种所述巨大芽孢杆菌前还包括对所述巨大芽孢杆菌进行扩大培养，包括步骤：将活化后的所述巨大芽孢杆菌转移至第三培养基中培养3-6小时，直至所述巨大芽孢杆菌的光密度为od600nm＝1。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一培养基包括lb液体培养基，所述第二培养基包括lb液体培养基，所述第三培养基包括lb液体培养基。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一培养基中还包括结合大分子，所述结合大分子为巨大芽孢杆菌胞外分泌物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亚硒酸盐包括亚硒酸钠。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一培养基还包括强化剂，所述第一培养基中强化剂的浓度为1.0～4.0mm；所述强化剂包括l-谷胱甘肽。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一培养基的ph值为5～10。

10.一种如权利要求1～9任意一项所述的硒纳米颗粒的制备方法在硒污染物降解中的应用。

技术总结
本发明提供了一种硒纳米颗粒的制备方法，包括步骤：在好氧条件下，将巨大芽孢杆菌接种至第一培养基中，在25‑40℃的温度条件下，以100‑200rpm转速将所述第一培养基中的亚硒酸盐还原12～48h后，固液分离，得含硒沉淀；其中，所述第一培养基中亚硒酸盐的浓度为0.5～100mM。本发明能够同步实现硒污染的处理以及高价值硒单质的制备，操作简单、效果显著，值得推广。

技术研发人员：石岩,冉奕彪,陈健欣,张可菁,谭晓倩,李欣月,柴立元,林璋
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14