[发明专利]一种复合凝胶材料及其制备方法、太阳能电池组件及其制备方法

说明书

一种胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：提取胶原蛋白并配制成胶原蛋白水溶液；配制羧基化碳纳米管溶液；配制交联剂溶液；将所述胶原蛋白水溶液、所述羧基化碳纳米管溶液和所述交联剂溶液混合均匀，在室温下超声，密闭抽气，然后分别加入TEMED溶液和过硫酸铵溶液，发生聚合反应，得到胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合水凝胶。还提供一种太阳能电池及其制备方法。上述材料性能稳定且导电率高。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合凝胶材料及其制备方法、太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术

20世纪90年代以来，太阳能电池的发明促进了科学家利用生物大分子组装染料敏化太阳能电池的研究和应用。染料敏化电池的低成本、环境友好和、制作简单的特点使之具有良好的应用前景。染料敏化电池主要由以下几个部分组成：导电基底层、二氧化钛纳米多孔电极、染料敏化层、电解质和光阴极。到目前为止，很多生物染料敏化层被开发，尤其是基于叶绿素的超分子光合蛋白复合物人工光伏设备的开发最为广泛。

藻胆蛋白是存在于蓝藻、红藻、隐藻和少数一些甲藻中的捕光色素蛋白，能把捕获的光能高效的传递给光系统反应中心，用于光合作用。其中，藻蓝蛋白是分布最普遍的藻胆蛋白，在几乎所有含藻胆蛋白的生物中都能够观察到。在自然环境中生长的大多数蓝藻物种中含量最丰富。这些蓝色或蓝紫色的藻胆蛋白能够吸收从580nm到630nm范围内的可见光，并在635nm-645nm范围密集发射出红色荧光。这为染料敏化太阳能电池的研究和利用提供了良好的材料。

由于藻蓝蛋白染料敏化层大多以液体形式存在，造成了其应用困难。而若采用固态藻蓝蛋白生物染料敏化层，则会造成蛋白变性等问题，导致组装的染料敏化电池的光电转化效率普遍偏低。

发明内容

基于此，有必要提供一种性能稳定且导电率高的胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合凝胶材料及其制备方法、太阳能电池组件及其制备方法。

一种胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：

提取胶原蛋白并配制成胶原蛋白水溶液；

配制羧基化碳纳米管溶液；

配制交联剂溶液；

将所述胶原蛋白水溶液、所述羧基化碳纳米管溶液和所述交联剂溶液混合均匀，在室温下超声，密闭抽气，然后分别加入TEMED溶液和过硫酸铵溶液，发生聚合反应，得到胶原蛋白/羧基化碳纳米管/聚丙烯酰胺复合水凝胶。

在其中一个实施例中，所述胶原蛋白、所述羧基化碳纳米管质量比为15～25：1。

在其中一个实施例中，所述TEMED溶液的体积分数为0.2～1％，所述过硫酸铵溶液的质量浓度为50mg/mL，所述TEMED溶液和所述过硫酸铵溶液的体积比为2.5～5:1。

在其中一个实施例中，所述提取胶原蛋白并配制成胶原蛋白水溶液的方法为：

将鱼皮加入浓度为0.1～0.15mol/L的NaOH水溶液中浸泡24h～48h以除去非胶原成分，得到脱脂鱼皮；

将所述脱脂鱼皮水洗至中性后加入浓度为0.2mol/L～0.5mol/L的醋酸溶液，匀浆，4℃磁力搅拌萃取2～3d，以转速为10000r/min离心30min，得到的上清液为酸溶性胶原蛋白；

向所述酸溶性胶原蛋白加入0.9mol/L～1mol/L的NaCl，离心，收集沉淀溶于0.2mol/L～0.5mol/L醋酸溶液中，采用浓度为0.02mol/L～0.1mol/L的醋酸溶液透析1～2d，再用蒸馏水透析21～d，冻干后得到所述鱼胶原蛋白；

将所述鱼胶原蛋白溶解至去离子水中，用NaOH调节pH至6.0，调节鱼胶原蛋白浓度至5mg/mL。