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  木質素是一類廉價易得的優質生物質資源，其分子骨架含有眾多苯環結構，分子聚集時苯環堆疊可形成較強的π-π共軛效應，具備優異的光吸收能力和光熱轉換潛力，是一種前景誘人的新型生物質基光熱轉化材料。但是，由于木質素分子結構的復雜性，針對木質素光熱功能的研究尚處于起步階段，特別缺少木質素光熱轉化機理的深入報道。為了拓寬木質素在光熱領域的高值化利用，需要發掘木質素光熱轉化的調控機制。

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

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

圖 3 ACAL的光熱效應增強機理

  這項工作的意義在于首次提出了使用吸電子基團（乙酰基）改性強化木質素光熱效應的調控策略，并深化了對木質素光熱效應的機理認識，利用吸電子基團與富電子苯環構建電子給體-受體結構促進吸光，并減弱木質素分子間相互作用以促進分子運動導致的光熱轉換非輻射弛豫。這項工作表明，通過對木質素進行更加精細的化學結構改性可以發掘木質素光熱效應的調控策略，并且拓寬木質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素在高分子材料中的高值利用研究，在木質素改性橡膠、塑料、聚氨酯、表面活性劑等體系，利用木質素本身的天然結構和功能優勢，實現了對不同高分子體系的增強增韌高性能化及功能化，為木質素這一大宗工業生物質資源在材料領域的高值利用探索新理論和新方法，相關成果獲得了系列授權發明專利，歡迎交流合作，推動應用轉化。

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