《ACS AMI》：一种纳米氢氧化钙在石质文物加固中的应用！

近年来 ，习近平主席在多地进行密集调研文物保护情况，并多次发表重要讲话，说明国家对文物保护越来越重视。 石质文物是一类重要的文物，在漫长的历史长河中，受光照、水分、微生物、酸性气体等不利因素的影响，出现了粉化、裂隙等病害，导致其机械性能下降，从而严重威胁其保存。

采用合适的保护材料进行加固是保护文物的重要措施。纳米氢氧化钙是目前研究较多，与石质文物兼容性较好的无机纳米材料之一，已在欧洲多国尤其意大利得到了广泛应用。氢氧化钙纳米颗粒进入石质文物后与空气中的二氧化碳反应生产碳酸钙网络，从而将石质文物内部疏松的颗粒连接起来，从而提高其机械强度。

目前纳米氢氧化钙大多分散液于醇溶液中使用，然而，纳米氢氧化钙醇溶液在文物中的使用有三个缺点：一是减缓氢氧化钙碳化过程（氢氧化钙转变为碳酸钙）且不能保证最终碳化为强度强、稳定性高的方解石相；二是由于醇溶液蒸发速度快，会导致纳米氢氧化钙返迁；三是醇溶液的蒸发对文物保护工作者存在潜在安全威胁。将纳米氢氧化钙分散于水中可以大幅改善或解决上述问题，然而，纳米氢氧化钙在水中的动力学稳定性极差（几分钟内即完全沉淀），导致在文物中的渗透深度很小，从而大幅降低其文物加固效果。

多巴胺是一种亲水性材料且几乎可以吸附在所有基底表面。针对纳米氢氧化钙在水中动力学稳定性低的问题，西安工业大学朱金萌和西北工业大学李炫华教授采用盐酸多巴胺为前驱体，巧妙利用其在碱性环境中释放多巴胺并自聚为聚多巴胺和纳米氢氧化钙需在碱性环境制备的性质一步法合成了聚多巴胺修饰的纳米氢氧化钙，该合成方法在常温常压下进行，极为简便。性质表征表明，该材料不仅具有目前报道最高的纳米氢氧化钙比表面积，而且在水中的动力学稳定性可达300 min，远高于纯纳米氢氧化钙在水中的动力学稳定性。在石质文物中的加固应用显示，该材料在石质文物中的渗透深度可达纯纳米氢氧化钙的3倍左右且具有更好的表面加固效果。

该工作以“Polydopamine-Modified Nanolime with High Kinetic Stability in Water for the Consolidation of Stone Relics”为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c24699

图1 聚多巴胺修饰的纳米氢氧化钙的合成示意图

图2 聚多巴胺修饰的纳米氢氧化钙的表征

图3 多巴胺在氢氧化钙晶体吸附的模拟计算

图4 聚多巴胺修饰的纳米氢氧化钙在水中的动力学稳定性

图5 聚多巴胺修饰的纳米氢氧化钙在石质文物中的应用

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（文：朱金萌，李炫华；感谢论文作者团队对本文的大力支持）

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