青海盐湖钾锂行业副产大量镁资源，目前尚未得到大规模有效利用，因此合理开发高值化镁产品成为盐湖资源综合利用的关键。镁铝水滑石作为重要镁基功能材料，在诸多领域应用广泛，特别是在改善PVC等高分子材料光热稳定性改性中意义重大。但高分子材料在光、热、臭氧作用下易产生自由基，因其高反应活性，导致材料降解、老化，严重影响性能和使用寿命。尽管镁铝水滑石对改善材料性能有重要作用，但其清除自由基的性能和机制尚不明确。
我校部省合建盐湖化工大型系列研究设施林彦军教授团队，联合北京化工大学刘军枫教授团队，针对这一关键问题展开深入研究。通过成核晶化隔离法成功合成了具有低结晶度的镁铝水滑石，发现与传统水热方法合成的高结晶度镁铝水滑石相比，低结晶度水滑石在清除羟基自由基（·OH）、超氧自由基（·O2?）、氮氧自由基（·NO）等的反应中表现出了明显的性能优势。进一步通过X射线光电子能谱、同步辐射等技术分析表明，采用成核晶化隔离法合成的低结晶度镁铝水滑石中存在大量的氧缺陷。理论计算研究表明，这些氧缺陷会影响自由基在反应过程中的吸附行为，从而改变了自由基清除的反应能垒。此外，通过进一步深入的自由基清除机制的研究发现，低结晶度水滑石对DPPH·和·O2?自由基的清除遵循电子转移机制，而对·NO、·OH和·Cl 的清除遵循氢转移机制。
该研究为开发高性能的水滑石自由基清除剂、提升高分子材料的光热稳定性提供了新的思路和理论指导。相关结果以“Amorphization Activates Biocompatible MgAl-Layered Double Hydroxide for Efficient Multiple Free Radical Scavenging”为题发表在《Advanced Functional Materials》上，该期刊为Wiley出版社旗下国际材料科学领域的顶级期刊（1区Top），2024年影响因子为18.5，专注于发表具有创新功能的高性能材料研究，涵盖能源（如电池、太阳能）、电子器件（如柔性电子、半导体）、生物医学（如药物递送、生物传感）及环境治理等跨学科方向。
供稿：科研院、化工学院
【编辑：邹林有 责任编辑：金萍】