水中3D列印：使用納米 CdS-Au 光催化劑作為光引發劑

Rapid Three-Dimensional Printing in Water Using Semiconductor–Metal Hybrid Nanoparticles as Photoinitiators，Nano Letters，DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01870 。第一作者：Amol Ashok Pawar，通訊作者：Uri Banin，Shlomo Magdassi，以色列耶路撒冷希伯來大學。

3D列印技術能構造複雜的三維功能結構，廣泛應用於從發動機構件到人造器官的各個領域。其中，局域光聚合法3D 列印具有製造精度高、應用廣泛的優點，這一技術通過光照將控制光引發劑分解形成自由基，進而發生局域的聚合反應。不過這一技術在水溶液中的應用受限，這是由於缺少水溶性的自由基聚合光引發劑，此外水中的氧氣會終止聚合反應。

在這篇文章中，作者提出使用半導體-金屬複合納米粒子（HNPs），利用其光催化效應作為新型3D列印光引發劑。具體來說，在納米CdS-Au複合粒子中，CdS 納米棒吸光產生電子空穴對，電子轉移到 Au 尖端、空穴傳輸至 CdS 表面，分別與水溶液中的氧氣和水反應形成·OH 自由基，進而引發丙烯醯胺聚合反應。這一反應在大氣環境下的水溶液中即可進行。通常的光引發劑在反應中被不斷消耗，而 HNPs 引發聚合反應後本身不被消耗。此外，由於 HNPs 的雙光子吸收截面很大，可用於雙光子聚合，從而實現高解析度（亞微米）3D列印。

圖1 使用 HNPs 作為光引發劑的 3D 列印。

圖2 反應機理。

圖3 使用 HNPs 作為光引發劑的雙光子聚合。

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