[发明专利]一种捕光释氧纸质涂层材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种捕光释氧纸质涂层材料的制备方法，该方法直接将新鲜提取的完整叶绿体与亲水性纳米二氧化钛充分混合均匀，再通过亲水性滤纸抽滤，从而制备得到具有捕光和释氧功能的仿生纸质涂层材料，该方法在离体叶绿体与纳米二氧化钛的复合体系中，利用二氧化钛的紫外光催化活性，增加叶绿体的光吸收，降低光合作用产生的活性氧自由基，从而在光照条件下实现氧气释放。本发明所用原料属生物材料，绿色环保，价廉易得，制备方法简单，且得到的纸质涂层具有稳定的捕光性能和一定的释氧作用，在空气净化和广告展板涂层领域有着潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于生物纳米材料技术领域，具体涉及一种具有捕光和释氧功能的仿生纸质涂层材料的制备方法。

背景技术

叶绿体作为自然界植物细胞中进行光合作用的细胞器，由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，存在于细胞基质中，其所含有的叶绿素能够捕获光能，吸收二氧化碳，同时在类囊体内膜处发生水分解，释放出氧气。然而离体叶绿体对周围环境非常敏感，存活时间较短，在可见光区有强吸收，光合作用产生的超氧自由基(·O₂)、羟基自由基(·OH)和丙二醛的积累会加速叶绿体的死亡，从而降低植物光合作用，研究表明二氧化钛(尤其是金红石和锐钛矿型)因其良好的生物相容性、无毒性和较高的紫外光催化活性，可以显著提高叶绿素合成，增强光吸收强度，并清除活性氧自由基，减弱光抑制，当其与叶绿体充分混合，在光照条件下电子被激发并传递，从而增强光能捕获，加快氧的释放和水的光分解，可在一定时间内达到净化空气的效果。例如，Fashui Hong等人(Biological Element Research,2005,104,249-260)报道了一种通过纳米二氧化钛溶液浸泡菠菜种子，然后在适宜的温度、湿度和光照等条件下，利用培养皿培育出菠菜幼苗，在六叶阶段用二氧化钛溶液进行喷雾生长，并提取叶绿体，有利地证实了二氧化钛能够促进植物光合作用，但实验操作过程繁琐，试剂选择复杂，且没有应用于具有仿生捕光和释氧功能的纸质涂层领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种操作简单、原材料廉价易得且环保易降解、具有捕光和释氧功能的仿生纸质涂层材料的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、从绿色植物中提取完整叶绿体，将叶绿体分散于pH＝7.6的磷酸盐缓冲溶液中，制成叶绿体悬浮液。

2、将亲水性纳米二氧化钛分散于去离子水中，制成二氧化钛水溶液，将叶绿体悬浮液与二氧化钛水溶液充分混合均匀，所得混合液中叶绿体与二氧化钛的质量比为1:(2×10^-6～1×10^-5)；然后将所得混合液用孔径为1～2μm的亲水性滤纸抽滤，得到捕光释氧纸质涂层材料。

上述步骤1中，所述的绿色植物为苹果树叶、拟南芥、菠菜叶中的任意一种。

上述步骤2中，所得混合液中叶绿体与二氧化钛的质量比优选为1:(6×10^-6～8×10^-6)，所得混合液中叶绿体的浓度优选为0.5～2mg/mL、叶绿体的浓度优选为1～1.5mg/mL。

上述步骤2中，所述的亲水性纳米二氧化钛是金红石型和/或锐钛矿型亲水性纳米二氧化钛，其平均直径为100nm以下；所述的亲水性滤纸是表面修饰有羧基、氨基、羟基中任意一种亲水性基团或两种以上亲水性基团的滤纸。

本发明捕光释氧纸质涂层材料以黑色塑料薄膜为隔层，在4℃低温避光保存。

本发明直接将新鲜提取的完整叶绿体与亲水性纳米二氧化钛充分混合均匀，利用孔径为1～2μm的滤纸抽滤，即可制备成具有捕光和释氧功能的仿生纸质涂层材料。与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

1、本发明是以具有生物活性的完整叶绿体和具有大比表面积的纳米二氧化钛晶体为原料，原料廉价易得，在滤纸上有良好的吸附作用，而且制备方法简便，可操作性强。