[发明专利]一种太阳能生物制氢的纳米器件

权利要求书

1.一种太阳能生物制氢纳米器件，其特征在于包括：金属基板、光致电子供体、取向α-螺旋多肽单分子膜和氢化酶。

2.如权利要求1所述的器件，其特征在于所述光致电子供体与所述取向α-螺旋多肽单分子膜通过自组装法固定在所述金属基板的表面，所述氢化酶固定在所述单分子膜的表面。

3.如权利要求1或2所述的器件，其特征在于所述氢化酶通过与所述多肽分子N-末端氨基发生缩合反应固定在所述单分子膜的表面。

4.如权利要求1-3任一项所述的器件，其特征在于所述金属基板为纳米发电机的一个电极。

5.如权利要求4所述的器件，其特征在于所述纳米发电机为压电纳米发电机、摩擦电纳米发电机或压电和摩擦电混合纳米发电机。

6.如权利要求5所述的器件，其特征在于所述压电纳米发电机包括：高分子聚合物衬底、第一电极、压电材料层和第二电极。

7.如权利要求6所述的器件，其特征在于所述高分子聚合物衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺膜。

8.如权利要求6或7所述的器件，其特征在于所述压电材料层为压电材料纳米线阵列或取向压电材料薄膜。

9.如权利要求5所述的器件，其特征在于所述压电纳米发电机、摩擦电纳米发电机及摩擦电与压电混合纳米发电机中的两个电极材料均可以相同或不同，并且均选自金、银、铜和镍。

10.如权利要求9所述的器件，其特征在于所述两个电极材料相同，并且均为金。

11.如权利要求1-10任一项所述的器件，其特征在于所述光致电子供体为含有二茂铁结构的一系列硫醇，结构通式为：n＝2-10。

12.如权利要求1-11任一项所述的器件，其特征在于所述多肽的分子序列为能够形成α-螺旋结构的一系列氨基酸序列，所述氨基酸数为8-24。

13.如权利要求1-12任一项所述的器件，其特征在于所述氨基酸C-末端接枝有分子末端含有氨基的硫醇、硫醚或二硫醚等有机硫化物。

14.如权利要求1-13任一项所述的器件，其特征在于所述硫醇的通式为n＝2-10，所述硫醚的通式为n＝2-10，所述二硫醚的通式为n＝2-10。

15.如权利要求1-14任一项所述的器件，其特征在于所述氢化酶为唯铁氢化酶。

16.一种取向α-螺旋多肽单分子膜的制备方法，其特征在于包含以下步骤：将纳米发电机的一个金属电极浸没在含有α-螺旋多肽分子的成膜溶液中，并在对所述纳米发电机施加外界应力使所述电极带正电的情况下，通过自组装反应在所述金属电极表面形成所述单分子膜。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述纳米发电机为压电纳米发电机、摩擦电纳米发电机或压电和摩擦电混合纳米发电机。

18.如权利要求16或17所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中所述α-螺旋多肽分子的浓度为0.1mM-10mM。

19.如权利要求16-18任一项所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中使用的溶剂选自水或有机溶剂，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、三氟代乙醇、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、二甲基亚砜等。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述自组装反应时间为6-24小时。

21.一种制备权利要求4-15任一项所述太阳能生物制氢纳米器件的方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)使用如权利要求16-20任一项所述的取向α-螺旋多肽单分子膜的制备方法，在所述纳米发电机的一个金属电极上制备所述取向α-螺旋多肽单分子膜，并且所述成膜液中同时含有所述光致电子供体；

(2)将所述纳米发电机中组装有所述单分子膜的电极浸没于含有所述氢化酶分子的水溶液中进行反应，从而将所述氢化酶分子固定在所述单分子膜的表面。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中所述光致电子供体与所述多肽分子的摩尔浓度比为0.1-10。