具有前所未有的pH 14碱性抗性的均匀木质素-环氧混合胶体球:用于可持续光子材料的简易合成方法

《ChemSusChem》:Uniform Lignin-Epoxy Hybrid Colloidal Spheres With Unprecedented pH 14 Alkaline Resistance: Facile Synthesis for Sustainable Photonic Materials

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月08日 来源:ChemSusChem 5.9

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   摘要 木质素是自然界中含量最丰富的芳香族生物聚合物,其在开发碳中性材料方面具有巨大潜力,但其深色以及较差的溶剂稳定性限制了其应用。通过将其转化为具有规则排列的均匀木质素胶体球,可使其反射特定可见光,从而实现颜色的可调控。然而,

  

摘要

木质素是自然界中含量最丰富的芳香族生物聚合物,其在开发碳中性材料方面具有巨大潜力,但其深色以及较差的溶剂稳定性限制了其应用。通过将其转化为具有规则排列的均匀木质素胶体球,可使其反射特定可见光,从而实现颜色的可调控。然而,通过自组装方法制备的工业木质素衍生的木质素胶体球通常存在尺寸分布宽且耐溶剂性差的问题。为解决这些难题,我们提出了一种结合溶剂分级与表面共价聚合的新策略。丙酮/水分级法有效降低了木质素的异质性,缩小了木质素胶体球的尺寸分布范围。双酚A二缩水甘油醚被用作交联剂,通过共价聚合羟基来抑制木质素胶体球的溶解。我们制备了两种混合型木质素胶体球:通过木质素与双酚A二缩水甘油醚的共自组装得到的hy-LCSs,以及通过后续表面交联得到的hy@LCSs。含20%双酚A二缩水甘油醚的hy-LCSs20在pH 12的碱性环境及丙酮/水中仍保持稳定,而hy@LCSs70则表现出极高的耐碱性,可在pH 14的环境下依然稳定,这一数值远远超过目前报道的木质素胶体球在pH 12条件下的最高稳定性水平。重要的是,双酚A二缩水甘油醚的加入保持了hy-LCSs20和hy@LCSs70的单分散性,使得在不影响均匀性的前提下实现精确的尺寸控制。在经过离心处理形成有序结构后,这两种木质素胶体球都能反射特定波长的光,从而呈现可调控的颜色,有效克服了木质素利用过程中的关键障碍。

图形摘要

本研究开发了一种通过分级酶解木质素与双酚A二缩水甘油醚的共自组装反应来制备木质素-环氧树脂混合型胶体球的方法。所获得的这种混合型木质素胶体球具有较窄的尺寸分布,可作为光子材料使用,同时还具备出色的耐碱性(可承受pH 14的强碱环境),有效解决了木质素用于可持续材料开发过程中的关键问题。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

由于本研究过程中未生成或分析任何数据集,因此无需进行数据共享。

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