本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)光電材料的制備方法，屬于光電材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光電材料是指用于制造各種光電設(shè)備(主要包括各種主、被動光電傳感器光信息處理和存儲裝置及光通信等)的材料，主要包括紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學(xué)材料等。

在光電材料領(lǐng)域，人們一直在嘗試研究無機、有機或無機與有機相結(jié)合的復(fù)合材料，而生物光電材料是一類新型光電信息轉(zhuǎn)換、存儲材料，生物光電材料對光信號響應(yīng)的靈敏度高，尺寸小，并且無污染，因而開發(fā)生物光電材料具有巨大的應(yīng)用潛力，已成為材料與信息科學(xué)研究的新領(lǐng)域。迄今為止，有關(guān)生物光電材料的研究主要集中在以下幾個方面：細菌視紫紅質(zhì)、某些藍綠藻中的藻紅藍蛋白和細菌光敏色素，細菌光合反應(yīng)中心。

生物光電材料是一類新型光電信息轉(zhuǎn)換、存儲材料，生物光電材料對光信號響應(yīng)的靈敏度高，并且無污染，開發(fā)生物光電材料已成為材料與信息科學(xué)研究的新領(lǐng)域?，F(xiàn)有的生物質(zhì)光電材料存在導(dǎo)電性低、在進行光電信息轉(zhuǎn)換時，材料的穩(wěn)定性較差，電致變色響應(yīng)靈敏度低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前現(xiàn)有的生物質(zhì)光電材料存在導(dǎo)電性低、在進行光電信息轉(zhuǎn)換時，材料的穩(wěn)定性較差，電致變色響應(yīng)靈敏度低的問題，提供一種生物質(zhì)光電材料的制備方法，該方法將刺梨干粉末煮制后過濾，收集濾液、濾渣，將濾渣浸提后的浸提液與濾液混合并旋蒸得濃縮液，隨后將濃縮液與硅烷偶聯(lián)劑KH-550反應(yīng)制得的反應(yīng)液經(jīng)離心、透析處理后干燥，得干燥物備用，再利用稻殼打漿后得稻殼漿液，用鹽酸調(diào)節(jié)pH后加酵母粉發(fā)酵，得發(fā)酵物干燥后煅燒、研磨成粉，得粉末后和干燥物混合后加入無水乙醇，攪拌反應(yīng)后的反應(yīng)物經(jīng)干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料，本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料導(dǎo)電性能優(yōu)異，在進行光電信息轉(zhuǎn)換時，材料的穩(wěn)定性好，電致變色響應(yīng)靈敏度高，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取150～250g刺梨干，放入凍干機中凍干并粉碎，過100～120目篩，得刺梨干粉末，將刺梨干粉末按質(zhì)量比1:8加入自來水中，在70～80℃下加熱煮制30～40min后過濾，分別收集濾液和濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，在室溫下浸提1～2h，浸提后抽濾得浸提液，將浸提液和濾液混合后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積10～15%，得濃縮液；

（2）按體積比1:1向上述濃縮液中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌混合15～25min后得混合液，將混合液移入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，密封后將反應(yīng)釜放入鼓風(fēng)干燥箱中，升溫至150～160℃溫度，保溫反應(yīng)8～10h，反應(yīng)后冷卻至室溫，出料得反應(yīng)液，將反應(yīng)液在10000～11000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離5～7min，得上清液，將上清液用截留分子量為1200Da的透析袋透析1～2天，透析后的溶液冷凍干燥得干燥物，備用；

（3）稱取100～200g稻殼，加入400～500mL自來水后放入高速打漿機中打漿，得稻殼漿液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%鹽酸調(diào)節(jié)漿液pH至為5.5～6.5，調(diào)節(jié)后向漿液中加入漿液質(zhì)量0.1～0.3%酵母粉，攪拌混合均勻后壓實，用塑料膜包裹密封后，在30～40℃溫度下發(fā)酵1～2天；

（4）將上述發(fā)酵后發(fā)酵物放入烘箱中，在80～90℃條件下干燥5～7h，干燥后固體放入馬弗爐中，在300～400℃溫度下煅燒20～30min，煅燒后冷卻至室溫，得煅燒物并研磨成粒徑為0.3～0.5μm粉末，將粉末和步驟（2）備用干燥物按質(zhì)量比5:1混合得混合物，并加入混合物質(zhì)量8～10倍的無水乙醇，攪拌反應(yīng)3～5h，得反應(yīng)物，將反應(yīng)物放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥6～8h，干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料。

經(jīng)檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料光電轉(zhuǎn)化效率達到95%以上，其導(dǎo)電性好，電導(dǎo)率達1.0×10^-3～1.1×10^-3S/m，電致變色響應(yīng)靈敏度高，能在0.5～1.0s內(nèi)迅速變色。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料導(dǎo)電性好，在進行光電信息轉(zhuǎn)換時，材料的穩(wěn)定性好；

（2）本發(fā)明制備工藝簡便，原料易得，制得的光電材料電致變色響應(yīng)靈敏度高，具有較大的應(yīng)用空間。

具體實施方式

首先稱取150～250g刺梨干，放入凍干機中凍干并粉碎，過100～120目篩，得刺梨干粉末，將刺梨干粉末按質(zhì)量比1:8加入自來水中，在70～80℃下加熱煮制30～40min后過濾，分別收集濾液和濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，在室溫下浸提1～2h，浸提后抽濾得浸提液，將浸提液和濾液混合后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積10～15%，得濃縮液；隨后按體積比1:1向上述濃縮液中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌混合15～25min后得混合液，將混合液移入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，密封后將反應(yīng)釜放入鼓風(fēng)干燥箱中，升溫至150～160℃溫度，保溫反應(yīng)8～10h，反應(yīng)后冷卻至室溫，出料得反應(yīng)液，將反應(yīng)液在10000～11000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離5～7min，得上清液，將上清液用截留分子量為1200Da的透析袋透析1～2天，透析后的溶液冷凍干燥得干燥物，備用；再稱取100～200g稻殼，加入400～500mL自來水后放入高速打漿機中打漿，得稻殼漿液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%鹽酸調(diào)節(jié)漿液pH至為5.5～6.5，調(diào)節(jié)后向漿液中加入漿液質(zhì)量0.1～0.3%酵母粉，攪拌混合均勻后壓實，用塑料膜包裹密封后，在30～40℃溫度下發(fā)酵1～2天；最后將上述發(fā)酵后發(fā)酵物放入烘箱中，在80～90℃條件下干燥5～7h，干燥后固體放入馬弗爐中，在300～400℃溫度下煅燒20～30min，煅燒后冷卻至室溫，得煅燒物并研磨成粒徑為0.3～0.5μm粉末，將粉末和上述步驟備用干燥物按質(zhì)量比5:1混合得混合物，并加入混合物質(zhì)量8～10倍的無水乙醇，攪拌反應(yīng)3～5h，得反應(yīng)物，將反應(yīng)物放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥6～8h，干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料。

實例1

首先稱取150g刺梨干，放入凍干機中凍干并粉碎，過100目篩，得刺梨干粉末，將刺梨干粉末按質(zhì)量比1:8加入自來水中，在70℃下加熱煮制30min后過濾，分別收集濾液和濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，在室溫下浸提1h，浸提后抽濾得浸提液，將浸提液和濾液混合后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積10%，得濃縮液；隨后按體積比1:1向上述濃縮液中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌混合15min后得混合液，將混合液移入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，密封后將反應(yīng)釜放入鼓風(fēng)干燥箱中，升溫至150℃溫度，保溫反應(yīng)8h，反應(yīng)后冷卻至室溫，出料得反應(yīng)液，將反應(yīng)液在10000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離5min，得上清液，將上清液用截留分子量為1200Da的透析袋透析1天，透析后的溶液冷凍干燥得干燥物，備用；再稱取100g稻殼，加入400mL自來水后放入高速打漿機中打漿，得稻殼漿液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%鹽酸調(diào)節(jié)漿液pH至為5.5，調(diào)節(jié)后向漿液中加入漿液質(zhì)量0.1%酵母粉，攪拌混合均勻后壓實，用塑料膜包裹密封后，在30℃溫度下發(fā)酵1天；最后將上述發(fā)酵后發(fā)酵物放入烘箱中，在80℃條件下干燥5h，干燥后固體放入馬弗爐中，在300℃溫度下煅燒20min，煅燒后冷卻至室溫，得煅燒物并研磨成粒徑為0.3μm粉末，將粉末和上述步驟備用干燥物按質(zhì)量比5:1混合得混合物，并加入混合物質(zhì)量8倍的無水乙醇，攪拌反應(yīng)3h，得反應(yīng)物，將反應(yīng)物放入烘箱中，在60℃溫度下干燥6h，干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料。

經(jīng)實例檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料光電轉(zhuǎn)化效率達到95.5%，其導(dǎo)電性好，電導(dǎo)率達1.1×10^-3S/m，電致變色響應(yīng)靈敏度高，能在0.5s內(nèi)迅速變色。

實例2

首先稱取200g刺梨干，放入凍干機中凍干并粉碎，過110目篩，得刺梨干粉末，將刺梨干粉末按質(zhì)量比1:8加入自來水中，在75℃下加熱煮制35min后過濾，分別收集濾液和濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，在室溫下浸提1.5h，浸提后抽濾得浸提液，將浸提液和濾液混合后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積13%，得濃縮液；隨后按體積比1:1向上述濃縮液中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌混合20min后得混合液，將混合液移入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，密封后將反應(yīng)釜放入鼓風(fēng)干燥箱中，升溫至155℃溫度，保溫反應(yīng)9h，反應(yīng)后冷卻至室溫，出料得反應(yīng)液，將反應(yīng)液在10500r/min轉(zhuǎn)速下離心分離6min，得上清液，將上清液用截留分子量為1200Da的透析袋透析1.5天，透析后的溶液冷凍干燥得干燥物，備用；再稱取150g稻殼，加入450mL自來水后放入高速打漿機中打漿，得稻殼漿液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%鹽酸調(diào)節(jié)漿液pH至為6.0，調(diào)節(jié)后向漿液中加入漿液質(zhì)量0.2%酵母粉，攪拌混合均勻后壓實，用塑料膜包裹密封后，在35℃溫度下發(fā)酵1.5天；最后將上述發(fā)酵后發(fā)酵物放入烘箱中，在85℃條件下干燥6h，干燥后固體放入馬弗爐中，在350℃溫度下煅燒25min，煅燒后冷卻至室溫，得煅燒物并研磨成粒徑為0.4μm粉末，將粉末和上述步驟備用干燥物按質(zhì)量比5:1混合得混合物，并加入混合物質(zhì)量9倍的無水乙醇，攪拌反應(yīng)4h，得反應(yīng)物，將反應(yīng)物放入烘箱中，在65℃溫度下干燥7h，干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料。

經(jīng)實例檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料光電轉(zhuǎn)化效率達到96%，其導(dǎo)電性好，電導(dǎo)率達1.05×10^-3S/m，電致變色響應(yīng)靈敏度高，能在0.8s內(nèi)迅速變色。

實例3

首先稱取250g刺梨干，放入凍干機中凍干并粉碎，過120目篩，得刺梨干粉末，將刺梨干粉末按質(zhì)量比1:8加入自來水中，在80℃下加熱煮制40min后過濾，分別收集濾液和濾渣，將濾渣按質(zhì)量比1:5與無水乙醇混合，在室溫下浸提2h，浸提后抽濾得浸提液，將浸提液和濾液混合后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積15%，得濃縮液；隨后按體積比1:1向上述濃縮液中加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550，攪拌混合25min后得混合液，將混合液移入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，密封后將反應(yīng)釜放入鼓風(fēng)干燥箱中，升溫至160℃溫度，保溫反應(yīng)10h，反應(yīng)后冷卻至室溫，出料得反應(yīng)液，將反應(yīng)液在11000r/min轉(zhuǎn)速下離心分離7min，得上清液，將上清液用截留分子量為1200Da的透析袋透析2天，透析后的溶液冷凍干燥得干燥物，備用；再稱取200g稻殼，加入500mL自來水后放入高速打漿機中打漿，得稻殼漿液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%鹽酸調(diào)節(jié)漿液pH至為6.5，調(diào)節(jié)后向漿液中加入漿液質(zhì)量0.3%酵母粉，攪拌混合均勻后壓實，用塑料膜包裹密封后，在40℃溫度下發(fā)酵2天；最后將上述發(fā)酵后發(fā)酵物放入烘箱中，在90℃條件下干燥7h，干燥后固體放入馬弗爐中，在400℃溫度下煅燒30min，煅燒后冷卻至室溫，得煅燒物并研磨成粒徑為0.5μm粉末，將粉末和上述步驟備用干燥物按質(zhì)量比5:1混合得混合物，并加入混合物質(zhì)量10倍的無水乙醇，攪拌反應(yīng)5h，得反應(yīng)物，將反應(yīng)物放入烘箱中，在70℃溫度下干燥8h，干燥后即可得到生物質(zhì)光電材料。

經(jīng)實例檢測，本發(fā)明制得的生物質(zhì)光電材料光電轉(zhuǎn)化效率達到96.5%，其導(dǎo)電性好，電導(dǎo)率達1.0×10^-3S/m，電致變色響應(yīng)靈敏度高，能在1s內(nèi)迅速變色。