【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于天然高分子基复合凝胶材料制备领域，具体涉及一种具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶的制备方法，并将其应用于废水和废气中污染物的去除(比如：甲醛、抗生素、阴离子染料等)。
技术介绍
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技术介绍
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1、水凝胶是一类能在水中溶胀并含有大量水分的聚合物，具有三维交联网络结构、大比表面积和高孔隙率，富含羟基和羧基等官能团，因此在生物医学和环境保护领域得到了广泛应用。水凝胶可分为天然高分子水凝胶和人工合成水凝胶。人工合成水凝胶通常采用丙烯腈、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和丙烯酸等化学物质进行交联，尽管具备良好结构特性，但其生物相容性和可降解性较差，限制了应用范围。近年来，天然高分子水凝胶因其引入天然生物质而改善化学结构和生物可降解性，受到越来越多的关注。
2、废弃羽毛含有约91％的角蛋白，这种生物质材料不仅具有优异的生物降解性，还含有丰富的官能团(如-sh、-cooh、-nh2、-oh)。然而，传统的提取方法，如化学法和酶解法，往往成本较高且可能对环境造成负面影响。相较之下，挤压膨化技术因其简便和高效的特性，已在食品和饲料行业得到广泛应用。通过这种技术提取的角蛋白展示了独特的自交联特性，使得在水相中能够实现无交联剂和化学试剂的水凝胶合成。基于这一发现，我们将碗状介孔聚多巴胺(pda)复合到角蛋白水凝胶中。pda是一种生物相容性强的材料，具有优异的基材粘附性和纳米多孔结构，其丰富的官能团增强了化学键合和交联能力。此外，pda能够通过静电作用、π-π相互作用和氢键等机制有效吸附污染物。因此，将p
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术的目的提供了一种具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶及其制备方法，原料来源范围广泛，工艺简单，成本较低，凝胶制备过程中未使用任何化学试剂。富含巯基、羧基和氨基的提取角蛋白独特的自交联作用，有助于形成水凝胶的两种宏孔结构。不对称碗状介孔pda的交联不仅增加了羟基、芳香环，还增加了介孔结构，形成了三级孔系统，增强了机械性能、比表面积和吸附性能。
2、本专利技术是通过如下所述的技术方案实现的：
3、一种具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶及其制备方法，包括如下步骤：
4、a、合成不对称碗状介孔聚多巴胺颗粒；
5、b、将不对称碗状介孔聚多巴胺颗粒的悬浮液与角蛋白分散于水中，搅拌均匀后，将混合液转移至聚四氟乙烯衬里的水热釜中，加热反应，得到固体凝胶用水洗涤后获得具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶。
6、优选，所述的步骤b中的加热反应是100℃保持2小时。
7、优选，所述的步骤a为：按质量体积份计，嵌段共聚物f127：盐酸多巴胺：tmb＝1g:1.5g:2ml的比例将三者混合，接着加入乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为1：1)，超声处理，得到乳白色溶液，随后，向反应溶液中加入tmb体积1.875倍的氨水，搅拌反应，形成不对称碗状介孔聚多巴胺颗粒，过滤收集产物，并用去离子水洗涤。
8、本专利技术还提供上述聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶在负载药物中的应用。
9、优选，所述的药物是盐酸四环素或醋酸氯己定。
10、本专利技术还提供上述聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶处理废水中的污染物和废气中的污染物中的应用。
11、优选，所述的废水中的污染物是阴离子染料甲基橙、刚果红或阳离子染料亚甲基蓝、、罗丹明b。
12、优选，所述的废水或废气中的污染物是各种有机物，例如甲醛。
13、本专利技术的效果和优点：
14、(1)本专利技术采用废弃角蛋白和聚多巴胺等天然高分子材料，这些资源丰富、无毒且可降解，实现了废弃资源的重复利用，既降低了成本，又保护了生态环境。
15、(2)本专利技术的三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶采用一步合成法，工艺简单，有效节约了能源。
16、(3)本专利技术所用的角蛋白富含巯基、羧基和氨基，具有独特的自交联作用，能够在不使用任何化学交联剂的情况下形成水凝胶的两种不同宏孔结构。
17、(4)本专利技术不对称碗状介孔pda的交联不仅增加了羟基和芳香环的数量，还增强了介孔结构，形成了纳米孔体系，从而提高了材料的机械性能、表面积、孔体积和孔隙率。
18、(5)本专利技术的多级孔复合凝胶材料具备丰富的宏孔和介孔，能够提供较大的储存空间。在废水和废气处理过程中，三种类型的宏孔显著提升了反应物和产物的快速传输速率，从而形成了更广泛的吸附空间和传输通道。
19、(6)本专利技术的多级孔复合凝胶材料能够在1～2小时内有效去除废水和废气中的污染物，显著提升了材料的吸附性能。
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1.一种具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中的加热反应是100℃保持2小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤A为：按质量体积份计，嵌段共聚物F127：盐酸多巴胺：TMB＝1g:1.5g:2ml的比例将三者混合，接着加入乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为1：1)，超声处理，得到乳白色溶液，随后，向反应溶液中加入TMB体积1.875倍的氨水，搅拌反应，形成不对称碗状介孔聚多巴胺颗粒，过滤收集产物，并用去离子水洗涤。
4.一种按照权利要求1-3任一制备方法制备得到的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶。
5.权利要求4所述的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶在负载药物中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的药物是盐酸四环素或醋酸氯己定。
7.权利要求4所述的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶处理废水中的污染物和废气中的污染物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的废水或废气中的污染物是甲醛。
...【技术特征摘要】
1.一种具有三维多级宏/介孔结构的聚多巴胺-角蛋白复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中的加热反应是100℃保持2小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤a为：按质量体积份计，嵌段共聚物f127：盐酸多巴胺：tmb＝1g:1.5g:2ml的比例将三者混合，接着加入乙醇和去离子水的混合溶液(体积比为1：1)，超声处理，得到乳白色溶液，随后，向反应溶液中加入tmb体积1.875倍的氨水，搅拌反应，形成不对称碗状介孔聚多巴胺颗粒，过滤收集产物，并用去离子水洗涤。
【专利技术属性】
技术研发人员：王春凤，李清心，吴金川，
申请(专利权)人：广东省科学院生物与医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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