[发明专利]一种聚多巴胺包覆的小球藻及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺包覆的小球藻及其制备方法。本发明采用多巴胺修饰小球藻，合成了不同种类的聚多巴胺包裹的小球藻，可以解决多种环境问题，这种多功能小球藻的具体应用包括:(1)高效吸附水中重金属离子；(2)原位吸附、聚集水中油污；(3)荧光检测污染物。小球藻作为一种生物材料，广泛地存在于自然环境中，而聚多巴胺也是一种与贻贝黏附蛋白类似的生物聚合物，因此所合成的多功能小球藻具有绿色环保的特点。合成过程简单高效，使用的原料便宜，可以广泛的应用实际当中。

技术领域

本发明属于微纳米材料及环境领域，具体涉及一种聚多巴胺包覆的小球藻，以及包覆和修饰的制备方法。

背景技术

近年来，水污染急剧加速，已经大大阻碍了社会的可持续发展，也引发重大的环境和人类健康问题。目前，水污染是世界上主要的死亡原因之一，每年造成200万人死亡。如何解决水污染问题，是实现可持续发展面临的一个重要问题。去除和分离水中污染物的方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、溶剂萃取法、氧化还原法等。吸附法由于其简单易行的特点，得到了广泛的应用，多年来，各种吸附剂包括无机材料、聚合物、木材废弃物、碳基材料等都被研究用于处理水污染。

微纳米环境功能材料由于其多种优异特性是目前研究的一个重点。微纳米材料有两个关键特性，使它们作为吸附剂特别具有吸引力:(1)它们的表面积在质量基础上比体积粒子大得多；(2)它们还可以进行多种功能化，以增强它们对特定化合物的亲和力。因此，这种方法对去除低浓度污染物特别有效。因此，制备简单、环保、能有效去除污染物的新型纳米材料是非常必要的。聚多巴胺(PDA)是一种贻贝粘附蛋白类似物，可以作为涂层粘附在不同材料的表面，其结构中邻苯二酚结构可以与金属离子相互作用，从而可以用于吸附重金属，也可作为二次反应的平台合成超疏水表面，用于有机污染物的吸附。此外，聚多巴胺可以和具有荧光性质的纳米材料作为混合涂层，用于污染物检测。小球藻体积微小，作为一种水环境中的原生材料，绿色环保，成本较低，可以用作构筑环境功能纳米材料的基底材料。将这两种材料结合，可以合成不同种类的小球藻功能材料，用于污染物检测和去除。这种高效、环保、低成本的污染物处理和检测方法，为水污染治理带来了新思路和新方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测或去除水中污染物的多功能小球藻及其制备方法，操作简便，成本低廉，环境友好。

本发明提供出的多功能小球藻，其内核是球形单细胞藻类——小球藻，外面的包覆层是聚多巴胺等。通过不同的修饰，小球藻可以用于污染物的荧光可视化检测、重金属吸附和有机污染物吸附。在污染物检测方面，将具有荧光特性的碳量子点掺入聚多巴胺外涂层中，可以合成用于污染物检测的荧光小球藻，通过荧光淬灭，可以测水中的重金属离子。在污染物去除方面，聚多巴胺包覆的小球藻相比于没有修饰的小球藻，对重金属离子的吸附能力大大增强；另外，通过对聚多巴胺涂层进一步修饰，可以合成具有磁性的超疏水小球藻，用于吸收水中油污。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一种聚多巴胺包覆的小球藻，其特征在于，其内核是小球藻，外层包覆层是聚多巴胺。

优选的，用于污染物检测的小球藻包覆层内含有碳量子点。

优选的，用于吸附油污的小球藻包覆层外修饰有铁的氧化物和/或超疏水结构。

前述的聚多巴胺采用以下方法包覆：将重量比例为1:2的小球藻和盐酸多巴胺放入pH 8.5的Tris-HCl缓冲溶液中，搅拌10～20h，离心，烘干。

前述的碳量子点的复合方法是：将碳量子点与盐酸多巴胺放入pH 8.5的Tris缓冲溶液中，搅拌10～20h，离心，沉积物与小球藻按2:1的比例放入pH 8.5的Tris缓冲溶液中，再搅拌10～20h，离心，烘干。

前述的铁的氧化物的修饰方法是：将小球藻分散于去离子水中，在搅拌中加入FeCl₂和FeCl₃混合溶液，再加入氨水，24h后，离心，烘干。