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  木質(zhì)素是一類廉價易得的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)資源，其分子骨架含有眾多苯環(huán)結(jié)構(gòu)，分子聚集時苯環(huán)堆疊可形成較強的π-π共軛效應(yīng)，具備優(yōu)異的光吸收能力和光熱轉(zhuǎn)換潛力，是一種前景誘人的新型生物質(zhì)基光熱轉(zhuǎn)化材料。但是，由于木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，針對木質(zhì)素光熱功能的研究尚處于起步階段，特別缺少木質(zhì)素光熱轉(zhuǎn)化機理的深入報道。為了拓寬木質(zhì)素在光熱領(lǐng)域的高值化利用，需要發(fā)掘木質(zhì)素光熱轉(zhuǎn)化的調(diào)控機制。

  近年來，華南理工劉偉峰和廣東工大邱學(xué)青團隊研究發(fā)現(xiàn)，通過強化木質(zhì)素的分子間作用力，例如減小分子量、提高羥基含量等，能強化其π-π共軛效應(yīng)，促進對光能的吸收和電子躍遷，最終增強木質(zhì)素的光熱轉(zhuǎn)化能力，在808 nm、1.25 W?cm^-2的近紅外激光照射下，低分子量、高羥基含量的木質(zhì)素光熱溫度超過280 ^oC，光熱轉(zhuǎn)化效率高達(dá)53.7%，可與傳統(tǒng)貴金屬光熱介質(zhì)（如納米金）、碳基光熱介質(zhì)（如石墨烯）、共軛有機光熱介質(zhì)等相媲美（Green Chem. 2022, 24, 823-836）。前期研究還發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素苯環(huán)與鋅離子形成的Zn²⁺-π配位效應(yīng)可以降低電子躍遷帶隙，并提高木質(zhì)素在光照下產(chǎn)生的自由基濃度，從而增強木質(zhì)素的光熱轉(zhuǎn)化效率，并強化木質(zhì)素與橡膠彈性體之間的界面熱傳導(dǎo)（Materials Horizons, 2022, 9, 2613-2625）。

圖 2 (a)不同功率808 nm近紅外光照射下木質(zhì)素的表面溫度變化；(b)0.81 W·cm^?2的808 nm近紅外光循環(huán)3次照射下木質(zhì)素的光熱穩(wěn)定性測試

圖 3 ACAL的光熱效應(yīng)增強機理

  這項工作的意義在于首次提出了使用吸電子基團（乙�；└男詮娀举|(zhì)素光熱效應(yīng)的調(diào)控策略，并深化了對木質(zhì)素光熱效應(yīng)的機理認(rèn)識，利用吸電子基團與富電子苯環(huán)構(gòu)建電子給體-受體結(jié)構(gòu)促進吸光，并減弱木質(zhì)素分子間相互作用以促進分子運動導(dǎo)致的光熱轉(zhuǎn)換非輻射弛豫。這項工作表明，通過對木質(zhì)素進行更加精細(xì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)改性可以發(fā)掘木質(zhì)素光熱效應(yīng)的調(diào)控策略，并且拓寬木質(zhì)素在高值光熱材料中的適用場景。

  近年來，作者團隊專注于木質(zhì)素在高分子材料中的高值利用研究，在木質(zhì)素改性橡膠、塑料、聚氨酯、表面活性劑等體系，利用木質(zhì)素本身的天然結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)勢，實現(xiàn)了對不同高分子體系的增強增韌高性能化及功能化，為木質(zhì)素這一大宗工業(yè)生物質(zhì)資源在材料領(lǐng)域的高值利用探索新理論和新方法，相關(guān)成果獲得了系列授權(quán)發(fā)明專利，歡迎交流合作，推動應(yīng)用轉(zhuǎn)化。

  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/gc/d3gc04125e