[发明专利]一种二肽水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种二肽纳米水凝胶，其结构式如下所示：本发明还提供了上述二肽纳米水凝胶制备方法，包括一个合成具有侧链芳香环取代基以及末端烷烃的非天然氨基酸的步骤，然后采用固相合成多肽的方法，将一个氨基酸的羧基端连接非天然氨基酸后，将多肽从树脂上剪切下来，纯化、冻干，得到白色粉末状固体；将白色粉末状固体用超纯水分散，得到自组装的多肽水凝胶。本发明还提供了上述的二肽纳米水凝胶作为超级电容器电极材料的用途。通过测试其性能，发现采用本发明的二肽凝胶材料制造的超级电容能有效地改善电学性能，并且由于多肽的良好生物相容性。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种水凝胶，具体来说是一种二肽水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

研究表明，多肽具有良好的生物相容性和生物可降解性、生物活性以及自组装特性合成水凝胶。水凝胶是以水为分散介质的凝胶材料，由于其特殊的孔结构以及三维网状结构特性，可以将其运用到环境响应、力学以及电学等领域。而自组装多肽水凝胶是多肽分子之间通过氢键、静电、π-π堆积相互作用等非共价键自发形成的稳定的聚集体，由此可得到不同结构和功能的材料。超级电容器是一种新型能量捕捉的储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，其在新能源、电子产品、智能电网储能等领域有着重要的应用。在超级电容器的组成中，电极对超级电容器的性能起着决定性的影响。超级电容器的电极材料具有较理想的比表面积、导电性、结构稳定性、倍率性、功率密度以及循环寿命等，但是电容容量受其理论值限制。多肽相对于其他材料，具有更高的比表面积以及较高的电导率和优异的机械性能，是潜在的超级电容器中理想的电极材料。如何将具有极高潜质的多肽水凝胶材料运用到超级电容器的电极材料制造当中，从而提高器件的整体电容性能，是目前研究者们探索的热点问题。因此，发展一种制备多肽自组装凝胶超级电容的制备以及应用方法，对于开发新能源储备以及使用方式具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种二肽水凝胶及其制备方法和应用，所述的这种二肽水凝胶及其制备方法和应用要解决现有技术中的超级电容器的电极材料电容容量有限的技术问题。

本发明提供了一种二肽纳米水凝胶，其结构式如下所示：

其中n＝1-7，R1为芳香基团，其结构式如下：

其结构式如下：

中的任意一种，R2对应为20种天然氨基酸的侧链基团或者其20种天然氨基酸的镜像异构体的侧链基团，R3为Fmoc，Boc，2-chloro-z或者Acetyl基团或者H，其结构式为：

本发明还提供了上述的一种二肽纳米水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1)一个合成具有侧链芳香环取代基以及末端烷烃的非天然氨基酸的步骤；所述的非天然氨基酸的结构式如下所示，

其中n＝1-7，R1为芳香基团，其结构式如下:

其结构式如下：

中的任意一种；

2)采用固相合成多肽的方法，将非天然氨基酸与树脂连接，然后再连接下一个天然氨基酸，所述的天然氨基酸为任意一种天然氨基酸，在所述的天然氨基酸的末端用Fmoc、Boc、2-chloro-z、Acetyl基团、H或者自由的氨基封尾，然后再将二肽分子从树脂上剪切下来，使用高效液相色谱仪分离纯化；将纯化的多肽溶液冻干，得到的二肽结构的分子的结构式为：

R2对应为20种天然氨基酸的侧链基团或者其20种天然氨基酸的镜像异构体的侧链基团，R3为Fmoc，Boc，2-chloro-z或者Acetyl基团、H或者自由的氨基；

3)将冻干的多肽用甲醇分散，置于超声仪中超声，随后滴加去离子水得到自组装的多肽水凝胶。