本发明涉及超分子化学与纳米材料工程领域，具体涉及一种仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的制备方法。
背景技术：
1、光合作用是地球上生命存在的重要基础过程之一，在光合作用过程中，太阳光能被光合生物吸收并转化为化学能，这个过程主要发生在光合作用反应中心。光合反应中心原初电子供体叶绿素对在光合作用中扮演着关键的角色，它们是光合作用电子传递链中的重要组成部分，通过吸收光能获取能量和还原力，驱动了光合作用电子传递反应链的进行。不同光合生物叶绿素对的结构和临近环境不同，例如，叶绿素对p680由两个叶绿素a组成，两个卟吩环中心镁离子间距0.81nm，面面间距0.36nm。叶绿素对p700是由一个叶绿素a和一个叶绿素a′组成，两个卟吩环中心镁离子间距0.63nm，面面间距0.36nm。叶绿素对p870不是由叶绿素a组成，而是由两个细菌叶绿素a组成，两个卟吩环中心镁离子间距0.79nm，面面间距0.34nm。光合生物叶绿素对的结构和临近环境不同，导致这些叶绿素对的氧化还原电势em具有很大差异，例如，p680的em为1.1～1.2v，而p700和p870的em只有0.5v。
2、对原初电子供体叶绿素对的结构、功能和调控机制的深入了解，将有助于推动光合作用领域的科学研究和技术创新，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。人们在体外构建了一些仿生叶绿素对并对其进行了研究，但是这些仿生叶绿素对通常存在制备过程复杂、生物相容性低、环境不友好等问题，限制了其在体外应用的广泛推广。因此，需要开发一种制备简便、结构稳定、具有良好生物相容性且环境友好的仿生叶绿素对。
3、新型的仿生光合反应中心原初电子供体叶绿素对的制备及其应用研究具有重要意义，主要体现在以下几个方面：
4、1.可持续能源：通过研究仿生光合反应中心叶绿素对，可以设计和开发人工光合作用系统，利用太阳能直接转化为化学能，从而为可持续能源的开发提供新的途径。这种系统有望成为未来清洁能源领域的重要技术之一，有助于减少对化石燃料的依赖，减缓全球气候变化。
5、2.生物医药应用：仿生光合反应中心叶绿素对的研究也有助于开发新型的光敏剂。利用仿生光合反应中心叶绿素对的原理，可以设计出更高效的光敏剂，有助于研究光动力疗法等生物医药应用。
6、3.理解光合作用机制：仿生光合反应中心叶绿素对的研究有助于更深入地理解自然界中光合作用的复杂机制，为生物能源、植物生长和环境适应性等问题提供更多解决方案。
7、4.新材料研发：通过仿生光合反应中心叶绿素对的研究，可以为光电子器件、光催化剂等新材料的开发提供新思路和新材料基础。
8、因此，仿生光合反应中心叶绿素对的研究具有广泛的应用前景和重要意义，将为人类社会的可持续发展和科技创新带来积极影响。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术中的不足，提出了一种采用生物相容性良好的叶绿素衍生物超分子自组装制备稳定性优良的仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的方法，具有制备过程简便、仿生叶绿素对结构稳定、具有良好生物相容性且环境友好等优点。
2、本发明通过以下技术方案实施：
3、本发明公开了一种仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的制备方法，由金属取代叶绿三酸钠盐二聚组成：在水溶液中调控金属取代叶绿三酸钠盐的组装，分离组装体并溶于无水乙醇，蒸发回收溶剂后获得仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的固体粉末。
4、进一步地，金属取代叶绿三酸钠盐为叶绿三酸镁钠盐、叶绿三酸锌钠盐、叶绿三酸铜钠盐、叶绿三酸钴钠盐、叶绿三酸镍钠盐中的任意一种。
5、进一步地，叶绿三酸镁钠盐由叶绿素a碱催化水解制备；叶绿三酸镁钠盐的卟吩环中心的镁离子mg2+置换为锌离子zn2+、铜离子cu2+、钴离子co2+或镍离子ni2+，即得叶绿三酸锌钠盐、叶绿三酸铜钠盐、叶绿三酸钴钠盐、叶绿三酸镍钠盐。
6、进一步地，仿生光合生物原初电子供体叶绿素对易溶于水、甲醇和乙醇等极性溶剂，具有较好的稳定性。
7、本发明仿生叶绿素对可以应用于多种领域，包括但不限于人工光合作用系统、太阳能电池、光催化水分解、光合成生物燃料生产等。在人工光合作用系统中，仿生叶绿素对可以用作光合成反应器中的原初电子供体，通过光催化作用实现co2还原和o2释放。在太阳能电池中，仿生叶绿素对可作为光电转换器的关键组成部分，把太阳能转化为电能。在光催化水分解和生物燃料生产中，仿生叶绿素对可作为光催化剂，促进水的分解和生物燃料的转化。
8、本发明的有益效果：
9、1.本发明方法制备的仿生叶绿素对相对于组装单体具有qy吸收带红移的特征谱带，是由叶绿三酸镁钠盐分子间mg-o配位作用、卟吩环π-π相互作用等形成的二聚体，是一种新型的仿生叶绿素对。
10、2.本发明制备的仿生叶绿素对可以采用金属置换的策略，获得叶绿三酸锌钠盐、叶绿三酸铜钠盐、叶绿三酸钴钠盐、叶绿三酸镍钠盐等的仿生叶绿素对，仿生叶绿素对相较于单体的吸收波长红移，不同的金属离子取代和钠盐可以调控仿生叶绿素对的稳定性、亲水性和生物相容性，理性设计优化仿生叶绿素对的结构和功能。
11、3.本发明制备的仿生叶绿素对具有良好的水溶性，易溶于水、甲醇和乙醇等极性溶剂，具有制备原料可再生、制备过程简单、仿生叶绿素对的生物相容性好等优点。
1.一种仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的制备方法，其特征在于，由金属取代叶绿三酸钠盐二聚组成：在水溶液中调控金属取代叶绿三酸钠盐的组装，分离组装体并溶于无水乙醇，蒸发回收溶剂后获得仿生光合生物原初电子供体叶绿素对的固体粉末。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，金属取代叶绿三酸钠盐为叶绿三酸镁钠盐、叶绿三酸锌钠盐、叶绿三酸铜钠盐、叶绿三酸钴钠盐、叶绿三酸镍钠盐中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，叶绿三酸镁钠盐由叶绿素a碱催化水解制备；叶绿三酸镁钠盐的卟吩环中心的镁离子mg2+置换为锌离子zn2+、铜离子cu2+、钴离子co2+或镍离子ni2+，即得叶绿三酸锌钠盐、叶绿三酸铜钠盐、叶绿三酸钴钠盐、叶绿三酸镍钠盐。
4.一种如权利要求1-3任一所述的制备方法制备得到的仿生光合生物原初电子供体叶绿素对，其特征在于，仿生光合生物原初电子供体叶绿素对易溶于极性溶剂，具有较好的稳定性。
5.一种如权利要求4所述的仿生光合生物原初电子供体叶绿素对在人工光合作用系统、太阳能电池、光催化水分解、光合成生物燃料生产中的应用。
