【材料】日光浴抗衰老防氧化——金屬氧化物光催化纖維的自保護抗氧化效應觀察

2021-02-15 X-MOL資訊

光照是多數材料加速氧化「老化」的主要原因，在實際應用條件下卻難以避免，因此如同人體肌膚，材料有抵抗曬傷、抗衰老、防氧化的需求。例如，廉價的卑金屬（base metal）及其低價態氧化物主導的多種水相光催化反應在可持續能源、環境等領域佔據著重要地位，人們為了降低光子與氧對光催化材料本體造成的氧化副作用，常引入惰性層進行抗氧化保護。但是這一手段同時抑制了材料的光催化活性，因此，卑金屬基光催化材料的自保護抗氧化是研究者追求的目標。

金屬氧化物光催化纖維的合成過程與形貌

東華大學纖維材料改性國家重點實驗室的王宏志教授、侯成義博士與丹麥技術大學化學系池其金副教授、電鏡中心緊密合作，觀測到多種金屬納米顆粒在光照下激發的表面等離子共振（LSPR）效應能夠有效阻止其表面金屬—氧鍵的生成。為了進一步論證LSPR自保護抗氧化的作用尺度與實用性，研究團隊設計了一種通用的」無電解質電化學」合成方法用以製備高表面活性卑金屬/氧化物複合無機纖維。LSPR卑金屬納米顆粒及其低價氧化物納米線經過偶極驅動的自組裝形成微米至釐米尺度的多孔核-殼結構，並與含氧的水溶液構成三組兩相界面。研究者分析了光照下LSPR衰減釋放的輻射能與非輻射能對三組界面金屬—氧鍵的作用方式，同時觀察到輻射能的作用距離可達微米範圍，因此廣泛適用於微孔至大孔結構的材料。最後，研究者以高活性的銅/氧化亞銅纖維為例，將其作為光電轉換電極材料驗證了真實反應中卑金屬」曬太陽抗衰老防氧化」的實用價值。

LSPR效應主導的金屬/氧化物核殼結構抗氧化機理與光電轉換反應示意圖

本工作受到上海市學術帶頭人與東方學者基金資助。研究論文發表在Advanced Materials期刊上（2016, 28, 4097-4104），並被丹麥技術大學化學新聞報導。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201505990/abstract

原文：Reagent-Free Synthesis and Plasmonic Antioxidation of Unique Nanostructured Metal–Metal Oxide Core–Shell Microfibers

Adv. Mater., 2016, 28, 4097-4104, DOI: 10.1002/adma.201505990

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