In Situ Lignin Modification toward Photonic Wood

木质素 材料科学 发色团 光催化 极限抗拉强度 光子学 光降解 化学工程 复合材料 纳米技术 有机化学 催化作用 光电子学 化学 工程类
作者
Qinqin Xia,Chaoji Chen,Yonggang Yao,Shuaiming He,Xizheng Wang,Jianguo Li,Jinlong Gao,Wentao Gan,Bo Jiang,Mingjin Cui,Liangbing Hu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (8): e2001588-e2001588 被引量:178
标识
DOI:10.1002/adma.202001588
摘要

Abstract Lignin serves as a binder that forms strong matrices of the cell walls of wood. However, it has many photolabile chromophore groups that create a monotonic brownish color and make wood susceptible to photodegradation. Herein, a new strategy is reported for modifying lignin using an in situ, rapid, and scalable process that involves the photocatalytic oxidation of native lignin in wood by H 2 O 2 and UV light. The reaction selectively eliminates lignin's chromophores while leaving the aromatic skeleton intact, thus modulating the optical properties of wood. The resulting “photonic wood” retains ≈80% of its original lignin content, which continues to serve as a strong binder and water‐proofing agent. As a result, photonic wood features a much higher mechanical strength in a wet environment (20‐times higher tensile strength and 12‐times greater compression resistance), significant scalability (≈2 m long sample), and largely reduced processing times (1–6.5 h vs 4–14 h) compared with delignification methods. Additionally, this in situ lignin‐modified wood structure is easily patterned through a photocatalytic oxidation process. This photocatalytic production of photonic wood paves the way for the large‐scale manufacturing of sustainable biosourced functional materials for a range of applications, including energy‐efficient buildings, optical management, and fluidic, ionic, electronic, and optical devices.
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