[发明专利]一种纤维素-羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纤维素‑羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物及其制备方法，该复合物包括包括纤维素‑羽毛蛋白水凝胶，在纤维素‑羽毛蛋白水凝胶内部吸附有纳米金属颗粒，所述的纤维素‑羽毛蛋白水凝胶为离子液体溶解的纤维素与离子液体溶解的羽毛蛋白混合制得，本发明的水凝胶可以很好吸附重金属从而制备出水凝胶纳米金属复合物，并作为催化剂催化降解硝基化合物，染料，氯代烃。该过程不仅实现了固体废物的再利用，也实现了重金属的回收及利用，做到了以废治废。而且制备的水凝胶是纯天然分子材料，具有良好的降解性，在制备水凝胶球的工程中使用的离子液体可回收再利用。整个过程中成本低廉，生产过程简便且绿色环保具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纤维素-羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物及其制备方法，属于化学及环境技术领域。

背景技术

水凝胶是含有亲水性官能团的(-OH，-NH₂，-OOH)具有三维网状结构的交联聚合物，在水中可吸收大量水而不变形。水凝胶中的官能团可以与金属离子发生络合或螯合作用，所以对重金属具有显著的吸附效果，是金属纳米粒子的理想软模板。水凝胶本身的结构又可以使金属纳米粒子均匀分散并防止其团聚，保证了它们的稳定性。

农作物小麦秸秆是一种可再生的生物质资源，我国每年的产量约7亿，其中绝大部分没有得到有效利用，造成了天然资源的巨大浪费和一系列环境污染问题。秸秆的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素。纤维素中含有大量的游离的羟基对水分有强的吸附力，所以纤维素可以用于合成水凝胶，并且合成的水凝胶属于可降解的绿色化学产品。这样既利用了废物资源，又制备出了新的有发展前景的环保材料，一举两得。

在日常生活中，鸡羽毛作为家禽产业的废弃副产品，世界年产量超过400万吨，其中绝大部分大鸡羽毛会被直接进行填埋处理，并没有被很好的利用。这种做法不仅造成了资源的浪费，而且增加土地的负担，还会对环境造成危害。废弃的鸡羽毛是重要的角蛋白质资源，鸡羽毛中角蛋白的含量高达80％以上，是一种非常廉价的蛋白质资源。角蛋白是一种硬性蛋白，由于角蛋白分子通过二硫键、氢键、离子键等形成高度交联的稳定的三维分子结构,所以一般条件下不溶解，而离子液体可以做到溶解角蛋白。由于离子液体熔点低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强等独特的性质使其在近几年备受关注，并且被认为是一种可替代传统挥发性溶剂的绿色溶剂和反应介质，在提取、合成、新能源等领域具有潜在应用价值。近几年陆续报道了一些利用还原法和离子液体溶解法制备羽毛蛋白，即便如此，关于角蛋白制备及其利用的研究依然微乎其微。而以秸秆纤维素和鸡羽毛蛋白为原料制备的共混型水凝胶，未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纤维素-羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物及其制备方法。

发明概述：

本发明以秸秆和羽毛为原料，利用离子液体(一种新型绿色溶剂)溶解秸秆纤维素和羽毛蛋白制备出纤维素-羽毛蛋白水凝胶，并进一步通过化学反应制备出具有磁性的纤维素-羽毛蛋白水凝胶。水凝胶中的基团(-NH₂，-OH)可以吸附重金属离子，通过原位还原的方法在水凝胶内部制备出金属纳米颗粒，得到的水凝胶纳米金属复合物可用于多种催化反应，例如还原硝基化合物，氯代烃，降解有色染料，催化水解各种氢化物等。整个过程中实现了废物再利用，以废治废，制备的水凝胶属于天然高分子材料，可生物降解，是一种具有发展前景的环保型材料。

本发明的技术方案如下：

一种纤维素-羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物，包括纤维素-羽毛蛋白水凝胶，在纤维素-羽毛蛋白水凝胶内部吸附有纳米金属颗粒，纳米金属颗粒的负载量为21.7-35.25，单位：mg/g，所述的纤维素-羽毛蛋白水凝胶为离子液体溶解的纤维素与离子液体溶解的羽毛蛋白混合制得。

根据本发明，一种纤维素-羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物的制备方法，包括：

处理后的秸秆原料用离子液体溶解制备溶解秸秆纤维素步骤；