人工合成的微纳米马达,利用其微纳米尺寸的优势以及多种形式的外部能量转化为机械能,可实现其在微观环境中的自主运动。近几十年来,随着微纳米技术的快速发展,微纳米马达的结构日益丰富多样,例如棒状、管状、球型等;控制驱动手段也日益增加,例如电场、磁场、近红外照射等方式。微纳米马达在药物递送、生物传感、环境治理、水质监测等众多领域得到了较广泛的研究,并有较好的应用前景。现阶段微管马达由于制作简单,运动速度快,成为微纳米马达研究的重点之一。然而现阶段构建管状微管马达的外层材料主要以聚苯胺、聚（3,4-乙烯二氧噻吩）、还原氧化石墨烯等,由于它们表面活性基团较少,运载能力有限,生物降解性差等缺点,使其在环境治理中的应用受到很大的限制。本课题基于聚半胱氨酸微管马达及探索其应用,主要工作从如下两个方面展开:1.聚半胱氨酸/铂微管马达去除废水中汞离子的研究随着工业的快速发展,全球范围内的水体环境和空气污染问题越来越严重,严重威胁人类及其他生物的健康。其中消除水体中的重金属离子污染成为了环境治理研究的热点。而Hg²⁺作为毒性最大的金属之一,对生态环境产生极大危害。它一旦存在于水或土壤中,就很难去除,对大脑、肾脏、肺脏的危害极大。研究表明,Hg²⁺易于与巯基结合,而半胱氨酸是20多种氨基酸中少数含有巯基的氨基酸,基于此我们以聚半胱氨酸作为马达的基层材料,构建了聚半胱氨酸/铂微管马达。在实验中,利用巯基和Hg²⁺的强作用力,结合微管马达的自主运动,从而实现了高效率快速去除水中Hg²⁺的目的。聚半胱氨酸微管由模板电沉积法制备,再将金属铂沉积于管内,从而制备了聚半胱氨酸/铂的微管马达。当水中过氧化氢浓度大于0.3%时,微管马达内的Pt催化H2O2的分解产生大量氧气气泡,马达就成为了氧气气泡推动的高效率Hg²⁺吸附体。利用rGO-Au修饰后的玻碳电极在-0.3V时将溶液中的Hg²⁺通过电化学富集于电极表面,然后用差分脉冲溶出伏安法定量检测Hg²⁺的浓度。通过测定马达吸附后溶液中剩余的Hg²⁺浓度来计算马达的去除率。实验结果表明,由于微米马达的自主运动,加大了其在水中与Hg²⁺接触的几率,使去除率得以提高,聚半胱氨酸微管马达能实现对Hg²⁺在短时间内（4 min）的高效去除。2.聚半胱氨酸-天冬氨酸/镍/铂微管马达同时去除废水中有机和无机重金属污染物甲基汞是一种剧毒并且具有强致癌作用的有机金属化合物,其毒性远大于无机汞,环境中任何形式的汞均可在一定条件下转化为有剧烈毒性的甲基汞。而重金属离子Cd²⁺通常会导致人的关节疼痛,Pb²⁺会干扰身体的生理活动。本章构建以复合聚半胱氨酸-天冬氨酸为基底材料的微管马达,经过实验优化,控制半胱氨酸和天冬氨酸的比例为1:2后,利用微管马达表面丰富的基团:巯基和甲基汞的强相互作用,以及天冬氨酸的多羧基结构与Pb²⁺与Cd²⁺的络合作用,实现了微管马达同时对水中有机和无机重金属污染物的高效率去除。另外,利用恒电位法在管内先后沉积上金属镍和铂,其中金属镍用于马达的磁性控制,有利于马达的回收;金属铂用于催化溶液中H₂O₂燃料产生氧气气泡,从而产生马达运动所需推动力。通过用PolyCys-Asp/Ni/Pt微管马达吸附后,电感耦合等离子体质谱法检测上清液中的Hg、Cd、Pb的剩余量,来计算微管马达对三者的去除率。结果表明,聚半胱氨酸-天冬氨酸/镍/铂微管马达可在短时间内（≤4min）,达到接近100%的去除率,而静置条件下的微管马达在4min内对三者的去除率只有约21%。在微管马达完成吸附后,可利用磁铁将其快速全部回收。聚半胱氨酸-天冬氨酸微管马达作为一种环保型重金属吸附材料,具有高效率、低造价、环保等优点,可同时快速吸附水中的有机和无机重金属污染物,对微管马达在水环境治理的研究应用具有较重要的意义。