CN112237839B - 一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用；本发明利用过渡金属强化半导体与光电微生物相结合及提高其生物光催化产能的效果，提供了一种促进半导体材料与菌相结合，提高微生物将太阳能转化为化学能的新方法；本发明的强化方法简单，能利用的过渡金属广，可适应于多种微生物光催化产能，具有较高的经济、能源和环境效益，具有大规模工业化应用的技术潜力。

Description

一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域，具体涉及一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用。
背景技术
将二氧化碳还原为甲烷等高价值生物燃料是缓解全球能源挑战和温室效应的有效途径。目前常用的无机催化剂/酶介导的光催化系统面临着诸多关键挑战，其包括产物选择性差和缺乏自我复制能力等。半人工光合作用将半导体的光收集与光电微生物优异的生物催化能力相结合，为实现二氧化碳至化学能的高效转化提供了有效途径。为提高半人工光合体系的光催化性能，需开发一种可应用于生物杂合物中的半导体，以增强光电子的分离，转移和捕获效率。
金属硫族化物如硫化镉半导体由于其独特的特性(例如可调谐带隙，丰富的表面结合位点，出色的消光系数和有利的导带/价带能)，是半人工光合系统光捕获的有效载体。但是金属硫族化物半导体中存在光生电子和空穴的快速复合的问题。为此，研究人员做出了不同的尝试，例如，与其他半导体的集成构建异质结构，例如CdS/ZnSe、MoS/CdS和TiO2/CdS。然而供电子半导体和受电子半导体之间的空间重叠仍然是一个严峻的挑战。因此，有研究通过添加分子连接体(例如4-巯基苯甲酸)改善不同半导体之间的空间重叠来促进电荷转移，但形成的有机配体可能不利于将光电子传递至表面催化位点。虽然可通过在CdS表面沉积Pd、Pt和Au等重金属来解决光生载流子的分离问题，但是这些重金属的稀缺性和高昂的成本引发不利于工业推广及应用。此外，这些表面沉积的重金属极易在光催化过程中发生光腐蚀，从而产生重金属离子，造成环境污染和生物富集。这会破坏生态环境和危害人类健康。
本发明将过渡金属掺入半导体中形成均质的过渡金属-半导体纳米颗粒，再将其与光电微生物结合形成半人工光合系统。这些掺杂剂可显著提高半导体纳米颗粒的稳定性，因为过渡金属可与硫化镉半导体相互作用以形成中强大的金属-硫键，这比金属络合物催化剂更具优势，能够有效避免阳离子的浸出。此外，过渡金属可以作为有效的电子出口，促进光电子向表面迁移。与光电微生物的结合，可以进一步提高对迁移到表面的光生电子的利用效率，从而提高光电微生物光催化产能，为提高生物光电合成提供了一种新方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用，包括如下步骤：
1)将预设量的氯化镉、巯基丙酸和过渡金属溶解到水中混合搅拌均匀，调节pH至9～12后，再加入硫化钠，加热沸腾20～40分钟后，过滤洗涤获得过渡金属修饰的CdS纳米半导体量子点；
2)将分散剂与步骤1)中合成的过渡金属修饰的CdS半导体量子点加入到光电微生物中进行结合，获得杂化体；
3)将步骤2)中结合好的半导体-光电微生物进行离心，将离心获得的材料-菌体杂化体加入到无机碳培养基中；
4)将步骤3)中离心获得的杂化体在加入一定量的牺牲试剂下进行生物光催化反应，获得所需生物能。
进一步的，步骤1)中，氯化镉的加入量为5mmol，巯基丙酸的加入量为8.5mmol，过渡金属加入量为3～26μmol。
进一步的，步骤1)中，所用的过渡金属为铁、钴、镍中任意一种。
进一步的，步骤2)中，半导体量子点的添加量为0.2～1.2mmol/L。
进一步的，步骤2)中，光电微生物为产甲烷菌巴氏甲烷八叠球菌或产乙酸菌热醋穆尔氏菌。
进一步的，步骤2)中，过渡金属修饰的CdS半导体量子点的加入量为光电微生物菌量的1/3～1。
优选的，步骤4)中，光照强度为0.2～2.0mW/cm2。
进一步的，步骤2)中，以0.1wt％的半胱氨酸作为分散剂。
进一步的，步骤4)中，以0.1～0.3wt％的半胱氨酸作为牺牲试剂，用于填补空穴。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
本发明利用过渡金属有强化半导体与光电微生物相结合及提高其生物光催化产能的效果，提供了一种促进半导体材料与菌相结合，提高微生物将太阳能转化为化学能的新方法。本发明的强化方法简单，能利用的过渡金属广，可适应于多种微生物光催化产能，具有较高的经济、能源和环境效益，具有大规模工业化应用的技术潜力。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法及应用，包括如下步骤：
1)将预设量的氯化镉、巯基丙酸和过渡金属溶解到水中混合搅拌均匀，调节pH至9～12后，再加入硫化钠，加热沸腾20～40分钟后，过滤并用乙醇洗涤，获得过渡金属修饰的CdS纳米半导体量子点；
进一步优选的，步骤1)中调节pH至10；加热沸腾时间为30分钟。
2)将分散剂与步骤1)中合成的过渡金属修饰的CdS半导体量子点加入到光电微生物中进行结合，获得杂化体；
3)将步骤2)中结合好的半导体-光电微生物进行离心，将离心获得的材料-菌体杂化体加入到无机碳培养基中；
4)将步骤3)中离心获得的杂化体在加入一定量的牺牲试剂下进行生物光催化反应，获得所需生物能。
本发明过渡金属的作用为：1、利用过渡金属可以在半导体中形成强力的金属-硫键，从而形成稳定的过渡金属修饰的半导体；2、过渡金属可以作为有效的电子出口，促进光电子向表面的迁移；3、过渡金属(例如镍、铁、钴)与微生物外膜蛋白具有良好的亲和性，可以增强半导体与微生物的结合。
本发明纳米半导体的作用为：1、利用纳米半导体颗粒粒径小，比表面积大等特性，以增加其与微生物相结合的机会；2、纳米半导体能够利用光将电子从价带激发到导带，从而为微生物提供电子。
本发明光电微生物的作用为：1、光电微生物是一类电活性微生物，能够接收半导体光激发出的电子，促进半导体电子-空穴的分离；2、光电微生物能够利用胞外电子进行细胞代谢以生产生物能(例如氢气、乙酸和甲烷)。
进一步的，步骤1)中，每百毫升水，氯化镉的加入量为5mmol，巯基丙酸的加入量为8.5mmol，过渡金属加入量为3～26μmol，以获得不同浓度(0.20-2.00％)的过渡金属掺杂的硫化镉。
进一步的，所用的过渡金属为铁、钴、镍中任意一种。
进一步的，步骤2)中，半导体量子点的添加量为0.2～1.2mmol/L培养基。
进一步的，步骤(2)中，光电微生物为产甲烷菌巴氏甲烷八叠球菌或产乙酸菌热醋穆尔氏菌。
进一步的，步骤2)中，过渡金属修饰的CdS半导体量子点的加入量为光电微生物菌量的1/3～1。
进一步的，步骤4)中，光照强度为0.2～2.0mW/cm2。
进一步的，步骤2)中，以0.1wt％的半胱氨酸作为分散剂。
进一步的，步骤4)中，以0.1～0.3wt％的半胱氨酸作为牺牲试剂，用于填补空穴。
下面通过具体实例对本发明进一步阐述。
以下各实施例、对比例中所用的原料来源情况如下：
氯化镉、巯基丙酸、氯化镍、氯化钴、氯化铁、硫化钠、半胱氨酸等试剂均购买自阿拉丁试剂公司，纯度均为分析纯；
产甲烷菌巴氏甲烷八叠球菌和产乙酸菌热醋穆尔氏菌购买自德国DSMZ。
实施例1
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，分别将30μmol的0.2％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.2％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.2％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.2％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例2
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例3
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，分别将30μmol的2.00％镍掺杂的硫化镉(Ni(2.00％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(2.00％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(2.00％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例4
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将10μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.2mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例5
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将60μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为1.2mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例6
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到3倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例7
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.2mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例8
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为2.0mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例9
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol铁掺杂的硫化镉(Fe(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Fe(0.75％):CdS与单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Fe(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例10
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol钴掺杂的硫化镉(Co(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Co(0.75％):CdS与单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Co(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例11
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.1wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例12
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.3wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
实施例13
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol的0.75％镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到单倍菌量的热醋穆尔氏菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使Ni(0.75％):CdS与热醋穆尔氏菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出Ni(0.75％):CdS与热醋穆尔氏菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为55±2℃。
对比例1、未掺杂过渡金属的硫化镉与巴氏甲烷八叠球菌处理组
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol单纯硫化镉(CdS)加入到单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌中，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，放置两天以使CdS与单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌充分结合，再通过7000转高速离心，离心出CdS与巴氏甲烷八叠球菌形成的杂化体，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
对比例2、单独巴氏甲烷八叠球菌的光照处理组
加入0.1wt％半胱氨酸，将单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌放置两天，再通过7000转高速离心，离心出单倍菌量的巴氏甲烷八叠球菌，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
对比例3、单独Ni(0.75％):CdS材料光照处理组
以0.1wt％半胱氨酸为作为分散剂，将30μmol镍掺杂的硫化镉(Ni(0.75％):CdS)加入到无菌培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，使培养基中半导体量子点的终浓度为0.6mmol/L，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为35±2℃。
对比例4、单独热醋穆尔氏菌的光照处理组
加入0.1wt％半胱氨酸，将热醋穆尔氏菌放置两天，再通过7000转高速离心，离心出单倍菌量的热醋穆尔氏菌，将其加入到新的无机碳培养基中(以0.15wt.％的半胱氨酸为牺牲试剂)，用N2/CO2混合气曝气4min至反应体系达到完全无氧状态，置于光强为0.8mW/cm2的紫光下进行照射，处理温度为55±2℃。
实验例1、生物光电产甲烷
对实施例1-5及对比例1-3光催化产甲烷过程进行监测，检测指标主要是产甲烷量，产甲烷量可以用气相色谱进行测定，所采用的产气量用μmol表示。
表1
Figure BDA0002710661130000121
结果如表1所示，与对比例1～3相比，实施例1～10的累积产甲烷量显著高于对比例1～3，可见过渡金属能够有效提高纳米半导体-光电微生物杂化体的生物产能。进一步分析，由实施例1～3可知，不同过渡金属掺杂浓度(0.20～2.00％)的半导体-生物杂化体的产能有所不同，掺杂浓度从0.20％提高到0.75％，其杂化体的生物光电产能提高了56％。说明在一定范围内提高过渡金属的掺杂浓度能够提高半导体-生物杂化体的光电产能。
进一步分析，从实施例2、9和10可知，铁、钴、镍三种过渡金属掺杂形成的半导体生物杂化体均具有良好的结合效果与光催化性能。
进一步分析，从实施例2、4和5可知，当半导体量子点添加量从0.2mmol/L提高到0.6mmol/L时，其生物光电产能逐渐提升；而当随着半导体量子点添加量从0.6mmol/L增加到1.2mmol/L时，其生物光电产能呈现下降趋势，故说明在一定范围内增加过渡金属掺杂的半导体添加量能够促进其生物光电产能。
进一步分析，从实施例2和6可知，在过渡金属掺杂的半导体添加量相同的情况下，随着菌量的增加，其生物光电产能显著提高，三倍菌量的生物光电产甲烷量达到34.32μmol，相较于一倍菌量，甲烷产量提高了59％。
进一步分析，从实施例2、7和8可知，随着光照强度从0.2mW/cm2增加到0.8mW/cm2，其生物光电产甲烷量提高了1.5倍，而且在2.0mW/cm2光强下的产甲烷量也比对比例1提高了1.67倍。
进一步分析，从实施例2、11和12可知，不同的牺牲试剂会影响半人工光合体系的性能，随着牺牲试剂的从0.1wt.％增加到0.3wt.％，其生物光电产甲烷量提高了89.90％。
实验例2、生物光电产乙酸
对实施例13及对比例4的生物光电产乙酸过程进行监测，检测指标主要是产乙酸量，产乙酸量采用高效液相色谱进行测定，所采用的乙酸产量单位为mmol/L。
表2
Figure BDA0002710661130000131
Figure BDA0002710661130000141
结果如表2所示，从实施例2、13及对比例1、2、3、4可知，过渡金属可以与不同的光电微生物进行结合以及提高其生物光电产能效果。与产甲烷菌形成杂化体后，其生物光电产甲烷量可以达到21.62μmol；与产乙酸菌形成杂化体后，其生物光电产乙酸量可以达到2.45mmol/L。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将预设量的氯化镉、巯基丙酸和过渡金属溶解到水中混合搅拌均匀，调节pH至9~12后，再加入硫化钠，加热沸腾20~40分钟后，过滤洗涤获得过渡金属修饰的CdS纳米半导体量子点；
2）将分散剂与步骤1）中合成的过渡金属修饰的CdS半导体量子点加入到光电微生物中进行结合，获得杂化体；
3）将步骤2）中结合好的半导体-光电微生物进行离心，将离心获得的材料-菌体杂化体加入到无机碳培养基中；
4）将步骤3）中离心获得的杂化体在加入一定量的牺牲试剂下进行生物光催化反应，获得所需生物能；
步骤1）中，氯化镉的加入量为50 mmol/L，巯基丙酸的加入量为85 mmol/L，过渡金属加入量为3~26 μmol/L；所用的过渡金属为铁、钴、镍中任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤2）中，半导体量子点的添加量为0.2~1.2 mmol/L。
3.根据权利要求2所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤2）中，光电微生物为产甲烷菌巴氏甲烷八叠球菌或产乙酸菌热醋穆尔氏菌。
4.根据权利要求3所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤2）中，过渡金属修饰的CdS半导体量子点的加入量为光电微生物菌量的1/3~1。
5.根据权利要求4所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤4）中，光照强度为0.2~2.0 mW/cm2。
6.根据权利要求5所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤2）中，以0.1 wt%的半胱氨酸作为分散剂。
7.根据权利要求6所述的一种过渡金属介导的半人工光合系统的构建方法，其特征在于，步骤4）中，以0.1~0.3 wt%的半胱氨酸作为牺牲试剂，用于填补空穴。
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