铁硫簇-蛋白凝胶复合物及其制备方法与应用与流程

本发明属于复合物纳米材料领域，尤其涉及一种铁硫簇-蛋白凝胶复合物及其制备方法与其在光催化分解水制备氢气中的应用。

背景技术：

能源是人类社会赖以生存的物质基础，也是经济与社会发展的重要资源。在过去的几十年中，煤炭、石油和天然气等重要的化石燃料是人类长期的主要能量来源，随着社会经济持续地高速发展，世界能源消费呈现着快速增长的态势。大规模地开发利用化石能源不仅迅速消耗着地球亿万年来积攒的宝贵资源，也引起气候变化、生态环境破坏等一系列负面环境问题，并对全球人民的生命和财产安全产生重大威胁，这也越来越成为制约人类进一步发展的巨大困扰。因此，改善能源结构，践行清洁、可持续的无碳能源技术的研究和发展，已经成为世界各国关注的焦点和重大战略，也是我们这个时代最迫切也是最重要的挑战之一。

氢气是一种具有高燃烧值、高效率和清洁的能源，常被视为太阳能的理想能量载体，太阳能可以通过分解水或其他途径转换为氢气储存的化学能，这为满足未来全球能源需求提供了最佳的长期解决方案。在天然光合作用的启发下，科学家们在上个世纪70年代就提出了太阳光光催化裂解水制氢的设想，并在仿生光催化析氢体系方面进行更深入的研究。仿生光催化产氢体系的基本原理为：光敏剂吸收可见光后受到激发产生能量电子给体，然后电子转移至催化活性中心，在充当催化剂的氧化还原酶的作用下，结合水中质子并催化质子还原释放出氢气，如此循环以实现太阳能到氢能的能量转化。自然界中的很多微生物体内都存在着能够利用太阳能催化水高效还原成氢气的生物酶，这个过程与植物的光合作用类似。其在温和调节下利用色素(ps)吸收太阳光能并驱动电子从水分子转移到氢化酶活性中心，然后活性中心进一步利用所获得的电子还原质子实现产氢，从而实现无污染的产氢过程。

针对以上问题，近年来，世界各国的多位科学家尝试引入第二配体球，并提高第一与第二配体球的规整与协调性以构建更有效的光催化产氢体系。第二配体球的引入不仅可以改善分子催化剂的疏水性，提升电子传递效率，也可能更好地模拟天然氢化酶催化反应条件，维持催化剂的活性和稳定性。第二配体球的选择非常广泛，可以是生物化合物，如蛋白质、钛、多糖等，也可以是非生物支架，如聚合物、凝胶、金属有机框架等。这为科学家创造廉价高效的光催化产氢体系提供了广阔的空间，但这种方法同样也不容易控制两者之间的优化比例，可操作性较难。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够在模拟自然界氢化酶水溶液环境下有效提升产氢性能的铁硫簇-蛋白凝胶复合物；本发明的第二目的是提供该复合物的制备方法；本发明的第三目的是提供该复合物的应用。

技术方案：本发明所述的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，包括蛋白凝胶和装载于其中的铁硫簇催化剂，其中，铁硫簇催化剂的包载率为20～65％，该复合物包载量高且稳定性好。

本发明中，包载率的计算方法为：以铁硫簇催化剂为例，包载结束后，蛋白凝胶内的铁硫簇催化剂的分子数与包载前投入的铁硫簇催化剂分子数之比。

优选的蛋白凝胶包括卵清白蛋白、人血清白蛋白、牛血清白蛋白或铁蛋白，其中，卵清蛋白易溶于水，来源广泛，价格低廉，成胶性强，具有较优的载药能力。

优选的铁硫簇催化剂为fefe氢化酶、nife氢化酶或fe氢化酶，其中，fefe氢化酶(fefe-1)的催化活性最高，在自然条件下，每个氢化酶活性中心每秒可以产生6000～9000个氢气分子。

其中，铁硫簇催化剂，其结构式如下所示：

本发明所述铁硫簇-蛋白凝胶复合物的制备方法，包括配制蛋白凝胶溶液，加入铁硫簇催化剂，加热后冷却、稳定成胶，然后进行透析、静置、过滤即得。该制备方法通过非共价自组装的途径，利用卵清白蛋白、人血清白蛋白、牛血清白蛋白或铁蛋白热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白、人血清白蛋白、牛血清白蛋白或铁蛋白纳米凝胶中，以构建功能化的纳米凝胶反应器。

其中，所述铁硫簇催化剂加入到蛋白凝胶中的投料量为20～60μm/100mg蛋白凝胶。

本发明中，调节蛋白凝胶溶液的ph值为5～9(酸性)，装载铁硫簇催化剂的蛋白凝胶复合物依次进行静置、透析、过滤及脱盐柱后处理。其中，所述透析是采用含有乙腈的pbs水溶液透析，其中，乙腈在pbs水溶液的体积比为5～30％。优选的，透析时间为4～48h。

上述过滤为滤头过滤，滤头孔径在0.22～0.8μm。

本发明铁硫簇-蛋白凝胶复合物在光催化水解制氢中的应用，可提高分解水产氢性能。

发明原理：本发明通过非共价自组装的途径，利用蛋白凝胶热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白纳米凝胶中，以构建功能化的纳米凝胶反应器。该复合凝胶系统不仅可以模拟天然氢化酶的工作环境，增强铁硫簇催化剂的水溶性，其交联网络结构也利于铁硫簇催化剂的富集和催化性能的稳定，搭建组分间高效的电子传递的通道，因此可以装载铁硫簇催化剂来构建功能化纳米复合物，提供了模拟自然界氢化酶工作环境，从而构筑成水相光驱动产氢体系。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：利用蛋白凝胶热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白纳米凝胶中，最终形成该纳米复合物。本发明采用非共价组装途径对纳米复合物表面进行功能化改造，其实现了光催化体系的水溶性，该体系不仅稳定性强，且应用于光催化水解中，在光照条件下，以抗坏血酸为质子源和电子牺牲体，能够增强体系在水相中的催化产氢效率，且不需要在特定的环境下进行，仅在化学温和的条件下即可应用于催化产氢；同时，本发明的制备方法设计合理，制备过程简单，在光催化水解制氢领域内具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2光催化产氢过程示意图；

图2为卵清白蛋白ova、卵清白蛋白凝胶ovagel以及铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的紫外吸收光谱图；

图3为卵清白蛋白ova、铁硫簇催化剂fefe-1以及铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的红外光谱曲线；

图4为卵清白蛋白ova、卵清白蛋白凝胶ovagel以及铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的圆二色谱图；

图5为卵清白蛋白ova、卵清白蛋白凝胶ovagel以及铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2通过动态光散射测试得到的水合粒径表征；

图6为卵清白蛋白ova的透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope，tem)形貌表征图；

图7a、7b、7c、7d分别是不同加热时间制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc1、nc2、nc3、nc4的tem形貌表征图；

图8为ovagel、nc1、nc2、nc3、nc4溶液的实物拍摄图(从左往右)；

图9为铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2以及铁硫簇催化剂fefe-1与卵清白蛋白凝胶ovagel共混物nc7的紫外吸收光谱图；

图10为铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2与铁硫簇催化剂fefe-1与卵清白蛋白凝胶ovagel共混物nc7的产氢量检测结果对比图，其中钌光敏剂rubpy浓度为1mm，牺牲剂抗坏血酸h2a浓度为0.05mol/l，光功率密度为200mw/cm²；

图11为不同加热时间制备的不同加热时间制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物的产氢量检测结果对比图，其中钌光敏剂rubpy浓度为0.5mm，牺牲剂抗坏血酸h2a浓度为0.05mol/l，光功率密度为200mw/cm²；

图12为铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2在不同ph条件下的产氢量检测结果图，其中钌光敏剂rubpy浓度为0.5mm，牺牲剂抗坏血酸h2a浓度为0.05mol/l，光功率密度为200mw/cm²；

图13为在不同光敏剂rubpy浓度条件下的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的产氢量检测结果图，其中牺牲剂抗坏血酸h2a浓度为0.05mol/l，光功率密度为200mw/cm²；

图14为在不同fefe-1浓度条件下制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物(nc5、nc2、nc6)的产氢量检测结果图，其中钌光敏剂rubpy浓度为1.0mm，牺牲剂抗坏血酸h2a浓度为0.05mol/l，光功率密度为200mw/cm²。

具体实施方式

申请人在纳米复合物材料制备方面进行了多年尝试与探究，摸索出一系列适宜条件来构建功能复合体系，下面对本发明的技术方案作详细说明。

下述的实现方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的；试验中的定量实验，均设置三次重复试验，结果取平均值。

1、铁硫簇催化剂及其制备

称取0.101g十二羰基三铁fe3(co)12及1,3-丙二硫醇(ch2)3(sh)20.0213g于10ml四氢呋喃溶液中，氩气保护下，80℃回流1小时。旋干后，得到红色物质经硅胶柱用石油醚洗脱进一步纯化，真空干燥箱干燥过夜后，即可得到红色固体0.048g。

2、铁硫簇-蛋白凝胶复合物及其制备

实施例1

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为9.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物溶液，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为50％。

如图1所示，通过非共价自组装的途径，利用卵清白蛋白热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白纳米凝胶中，以构建功能化的纳米凝胶反应器。本发明提出，该复合凝胶系统不仅可以模拟天然氢化酶的工作环境，增强铁硫簇催化剂的水溶性，其交联网络结构也利于铁硫簇催化剂的富集和催化性能的稳定，搭建组分间高效的电子传递的通道。在光照条件下，以钌配合物为光敏剂，抗坏血酸为质子源和电子牺牲体，此复合凝胶催化体系可实现并大幅度增强水相光催化产氢。

实施例2

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为5.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物溶液，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为30％。

实施例3

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物溶液，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为45％。

实施例4

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含5％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物溶液，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为35％。

实施例5

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含30％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物溶液，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为29％。

实施例6

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.5μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为45％。

实施例7

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.8μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，于4℃冰箱中储藏。铁硫簇催化剂的包载率为45％。

实施例8

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的20ml卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10分钟，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，于室温储藏。铁硫簇催化剂的包载率为40％。

实施例9

设置四组平行试验，考察蛋白凝胶加热时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响。

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中分别加热5min、10min、15min、20min，分别形成复合物nc1，nc2，nc3，nc4，另有加热2min和30min的实验作为对比，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，于室温储藏。

结合如下表1，实施例表明蛋白凝胶加热时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率有较大影响，加热时间越低(2min)，蛋白凝胶成胶性越弱，铁硫簇催化剂包载率越高。加热时间越长(30min)，蛋白凝胶成胶性越强，溶液会变得浑浊，也不利于铁硫簇催化剂的包载。

表1蛋白凝胶加热时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响

实施例10

设置四组平行试验，考察透析时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响。

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再将40μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10min，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液分别透析4h、12h、24h、48h，另有透析1h和72h的实验作为对比，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物，于室温储藏。

结合如下表2，实施例表明蛋白凝胶透析时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率有较大影响，透析时间越低(1h)，游离的铁硫簇催化剂越多，所得的铁硫簇催化剂包载率越高。透析时间越长(72h)，没有与蛋白凝胶结合的铁硫簇催化剂将会被大幅度地透析除去，就会得到更加均一的铁硫簇-蛋白凝胶复合物。

表2透析时间对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响

实施例11

设置四组平行试验，考察铁硫簇催化剂投料量对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响。

利用1xpbs缓冲溶液配制3.5mg/ml的卵清白蛋白溶液，调节溶液ph为7.0，再分别将20μm、40μm、60μm铁硫簇催化剂fefe-1加入到纯化的卵清白蛋白溶液中。氮气排气除氧后，于80℃恒温油浴中加热10min，结束后立即采用冰水浴冷却使其稳定成胶。最后，使用体积含10％乙腈溶剂的1xpbs水溶液透析24h，静置后用0.22μm水系滤头过滤，再用pd-10脱盐柱进行后处理，即可得到稳定的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc5，nc2，nc6，于室温储藏。另有铁硫簇催化剂投料量10μm和80μm的实验作为对比。

结合如下表3，实施例表明铁硫簇催化剂投料量对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率有较大影响，铁硫簇催化剂投料量越少(10μm)，铁硫簇催化剂包载率越高，但是实际的铁硫簇催化剂含量则较少。铁硫簇催化剂投料量越多(80μm)，由于蛋白凝胶饱和性装载，包载率反而下降。

表3铁硫簇催化剂投料量对铁硫簇-蛋白凝胶复合物中铁硫簇催化剂包载率的影响

性能检测1铁硫簇-蛋白凝胶复合物的光学性质表征

配制2ml的卵清白蛋白(ova)溶液、卵清白蛋白凝胶(ovagel)溶液以及装载一定浓度铁硫簇催化剂的铁硫簇-蛋白凝胶复合物(nanocomposite2,nc2)，用紫外分光光度计对其进行检测。

结果如图2所示，ova具有着蛋白自身的两个位于240nm和280nm左右的特征吸收峰，变性成胶后ovagel仍然具有着这两个特征吸收峰，证实仍具有蛋白的特性。然后当通过利用卵清白蛋白热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白纳米凝胶中，即nc2，该铁硫簇-蛋白凝胶复合物便会显现出铁硫簇催化剂在329nm的特征吸收峰，证实了铁硫簇催化剂能够被成功包埋装载进入蛋白凝胶。

随后又对其进行了红外光谱测试，结果如图3显示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2具有着卵清白蛋白和fefe-1各自的特征吸收峰，进一步证明fefe-1能够被成功包埋进入去铁蛋白，且结构是完整的。

申请人还采用圆二色谱仪(circulardichroism，cd)对卵清白蛋白(ova)溶液、卵清白蛋白凝胶(ovagel)溶液以及装载一定浓度铁硫簇催化剂的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的构象进行了测试，结果如图4所示，发现卵清白蛋白ova变性为卵清白蛋白凝胶ovagel后，蛋白质构象发生了改变，且铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2仍具有着和卵清白蛋白凝胶ovagel一致的构象。

性能检测2铁硫簇-蛋白凝胶复合物的结构表征

我们使用动态光散射(dynamiclightscattering，dls)对样品溶液进行了测试。结果如图5所示，ova、ovagel和nc2的水力半径分别为7.3±2nm、26.5±5nm和60.7±2nm。

透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscope，tem)是一种可用来研究材料表面形貌结构的分析仪器，利用这种检测手段我们可以了解卵清白蛋白凝胶及其复合物的外观形貌及颗粒大小。如图6所示，该图像是卵清白蛋白的tem结果，根据尺度分析，直径为5.0±1.1nm。通过加热变性成胶制备成为铁硫簇-蛋白凝胶复合物后，根据加热时间不同，结果如图7a、7b、7c、7d所示，随着加热时间由5min变为20min，蛋白凝胶尺寸在逐渐增加。

我们对ovagel、nc1、nc2、nc3、nc4进行了实物拍摄，如图8所示，发现其溶液的透明度在逐渐降低，进一步说明其尺寸随加热时间增加而增大。

性能检测3铁硫簇-蛋白凝胶共混物与铁硫簇-蛋白凝胶复合物光学性质及光催化产氢性能对比测试

利用卵清白蛋白热变性过程中的疏水基团相互作用及二硫键交换，将铁硫簇催化剂原位结合到卵清白蛋白纳米凝胶中，制备得到铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2后，将含有相同浓度的卵清白蛋白与铁硫簇催化剂混合并经过透析等一系列后处理，得到混合物nc7，用紫外分光光度计对其进行检测。

结果如图9所示，相同浓度的卵清白蛋白与铁硫簇催化剂的混合物nc7显现出铁硫簇催化剂在329nm的特征吸收峰，但是其相对强度弱于铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2，证实了卵清白蛋白一定程度上能够吸附铁硫簇催化剂，但是没有蛋白凝胶的装载能力强。

随后我们还对比了它们的光催化性能，光催化分解水产氢测试实验被执行在一个100ml的反应器中，该反应器连接着在线气体循环系统。在实验前，将我们所制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2(20ml)、相同浓度的卵清白蛋白与铁硫簇催化剂的混合物nc7与1mlh2a(1m)混合，并用1mnaoh溶液调节体系的ph为5.3，光敏剂rubpy含量为0.5mm，将该样品加入反应器，密闭后用真空泵进行抽真空处理，确保体系无氧。光源采用装有滤光片(cut420nm)的300w氙灯，光功率密度为200mw/cm²，每隔半小时气相色谱采集一次气体，经过气相色谱分析得到氢气浓度，并与氢标准曲线进行比对，得到样品产氢量。

上述实验结果如图10所示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2的产氢性能明显比相同浓度的卵清白蛋白与铁硫簇催化剂的混合物nc7产氢性能高，且比不含蛋白凝胶的铁硫簇催化剂fefe-1的产氢性能高，说明蛋白凝胶强调了良好的保护fefe-1性能的作用。

性能检测4铁硫簇-蛋白凝胶复合物光催化分解水产氢性能随ph变化测试

光催化分解水产氢测试实验被执行在一个100ml的反应器中，该反应器连接着在线气体循环系统。在实验前，将我们所制备的加热时间不同的的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc1、nc2、nc3、nc4(20ml)与1mlh2a(1m)混合，并用1mnaoh溶液调节体系的ph为5.3，光敏剂rubpy含量为0.5mm，将该样品加入反应器，密闭后用真空泵进行抽真空处理，确保体系无氧。光源采用装有滤光片(cut420nm)的300w氙灯，光功率密度为200mw/cm²，每隔半小时气相色谱采集一次气体，经过气相色谱分析得到氢气浓度，并与氢标准曲线进行比对，得到样品产氢量。

上述实验结果如图11所示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物的产氢性能随着加热时间的增加而增加，说明蛋白凝胶此时较为稳定；当加热时间过长时，将会导致蛋白失活而无法较好的包载铁硫簇催化剂。

性能检测5铁硫簇-蛋白凝胶复合物光催化分解水产氢性能随ph变化测试

光催化分解水产氢测试实验被执行在一个100ml的反应器中，该反应器连接着在线气体循环系统。在实验前，将我们所制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2(20ml)与1mlh2a(1m)混合，并用1mnaoh溶液调节体系的ph为5.3、6.1和7.4，光敏剂rubpy含量为0.5mm，将该样品加入反应器，密闭后用真空泵进行抽真空处理，确保体系无氧。光源采用装有滤光片(cut420nm)的300w氙灯，光功率密度为200mw/cm²，每隔半小时气相色谱采集一次气体，经过气相色谱分析得到氢气浓度，并与氢标准曲线进行比对，得到样品产氢量。

上述实验结果如图12所示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物的产氢性能随着ph的降低而增加，考虑到铁硫簇-蛋白凝胶复合物的等电点在ph4.4附近，故后期选择ph5.3作为产氢最佳的ph值。

性能检测6铁硫簇-蛋白凝胶复合物的光催化分解水产氢性能随光敏剂含量变化测试

光催化分解水产氢测试实验被执行在一个100ml的反应器中，该反应器连接着在线气体循环系统。在实验前，将我们所制备的铁硫簇-蛋白凝胶复合物nc2(20ml)与1mlh2a(1m)混合，并用1mnaoh溶液调节体系的ph为5.3，光敏剂rubpy含量分别为0.2mm，0.5mm，1.0mm，将该样品加入反应器，密闭后用真空泵进行抽真空处理，确保体系无氧。光源采用装有滤光片(cut420nm)的300w氙灯，光功率密度为200mw/cm²，每隔半小时气相色谱采集一次气体，经过气相色谱分析得到氢气浓度，并与氢标准曲线进行比对，得到铁硫簇-蛋白凝胶复合物样品产氢量。

上述实验结果如图13所示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物的产氢性能随着光敏剂钌配合物rubpy含量的增加而增加，当光敏剂增加到一定程度后，再次增加光敏剂浓度就对产氢性能影响不大。

性能检测7铁硫簇-蛋白凝胶复合物的光催化分解水产氢性能随铁硫簇催化剂含量变化测试

光催化分解水产氢测试实验被执行在一个100ml的反应器中，该反应器连接着在线气体循环系统。在实验前，将我们所制备的铁硫簇催化剂投料量分别为20μm、40μm、60μm的铁硫簇-蛋白凝胶复合物分别表示为nc5,nc2,nc6(20ml)与1mlh2a(1m)混合，并用1mnaoh溶液调节体系的ph为5.3，光敏剂rubpy含量为1.0mm，将该样品加入反应器，密闭后用真空泵进行抽真空处理，确保体系无氧。光源采用装有滤光片(cut420nm)的300w氙灯，光功率密度为200mw/cm²，每隔半小时气相色谱采集一次气体，经过气相色谱分析得到氢气浓度，并与氢标准曲线进行比对，得到样品产氢量。

上述实验结果如图14所示，铁硫簇-蛋白凝胶复合物的产氢性能随着铁硫簇催化剂含量的增加而增加。