JACS/Angew/AM 11篇,赵东元、彭笑刚、楼雄文、张强等成果速递丨顶刊日报20190412
纳米人 纳米人 2019-04-12
1. JACS:用于检测癌细胞和肿瘤中溶酶体甲醛含量的双“锁钥”钌复合探针

生物医学研究表明,过量的甲醛生成是造成组织癌变、癌症进展和转移的关键因素之一。响应性分子探针可以检测活细胞和肿瘤中溶酶体内的甲醛,并对药物引发的甲醛清除过程进行监测,这也有助于未来的癌症诊断和治疗监测。

 

大连理工大学张文珠团队、袁景利团队昆士兰大学张润团队合作报道了一种新型的基于双“锁钥”策略的钌(II)复合探针Ru-FA用于体内外甲醛检测。由于Ru(II)中心向吸电子基团2,4-二硝基苯(DNB)的光致电子转移(PET)过程,Ru-FA具有微弱的发光。在酸性微环境中(第二个钥匙)的探针会与甲醛发生特异性反应(第一个钥匙),Ru- FA会裂解产生DNB并且生成一种发射性的Ru-NR络合物。光谱分析表明,Ru-FA可作为测定人体血清和小鼠器官中甲醛含量的探针,进而实现对活细胞溶酶体中甲醛的发光成像、肿瘤内源性甲醛的成像、小鼠体内甲醛清除过程的监测和对肿瘤及其他器官中甲醛的检测。


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Liu, C.L., Zhang, R., Zhang, W.S., Yuan, J.L.et al. A “Dual-key-and-lock” RutheniumComplex Probe for Lysosomal Formaldehyde in Cancer Cells and Tumors. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13898

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13898

 
2. JACS:一种合成功能介孔碳纳米球的通用方法

功能介孔碳材料因其卓越的特性而引起广泛关注。然而,控制合成孔径可调、小粒径、良好的功能设计和形貌均匀的功能介孔碳材料仍然是一个巨大的挑战。近日,复旦大学赵东元和李伟团队报道了一种通用的合成均一,可调孔径大(5-37 nm)的N-掺杂的介孔碳纳米球的纳米乳液组装方法。

 

作者发现,有机分子(例如:1,3,5-三甲基苯,TMB)不仅对孔隙大小起着重要的作用,而且对软模板和碳前驱体的界面相互作用有巨大的影响。因此,在乙醇/水体系中获得普朗尼克F127/TMB/多巴胺纳米乳液,该乳液中多巴胺聚合成高度均匀的聚合物纳米球,形成具有新颖结构的N-掺杂碳纳米球。该方法得到的均一的树枝状介孔碳纳米球具有超大孔隙(~37 nm),小粒径(~128 nm),高比表面(~635 m2g-1),高N含量(~6.8%),且在碱性溶液中ORR具有高的电流密度和耐久性。

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Liang Peng, Wei Li,* Dongyuan Zhao,* et al. AVersatile Nanoemulsion Assembly Approach to Synthesize Functional MesoporousCarbon Nanospheres with Tunable Pore Sizes and Architectures. Journal of theAmerican Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b02091

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02091

 
3. JACS:一维锡基钙钛矿的压力诱导发射

低维卤化物钙钛矿容易受到与量子限域效应相关的结构变形的影响。C4N2H14SnBr4锡基钙钛矿是一种独特的一维(1D)结构,其中共边八面环溴化物链[SnBr42-]被有机阳离子C4N2H142+包围,形成核-壳量子线。在高压下表现出一些不寻常的现象。吉林大学Guanjun Xiao和 Bo Zou课题组成功地实现了C4N2H14SnBr4中的压力诱导发射(PIE)。观察到的PIE与由结构相变引起的[SnBr6]4-八面体的变形密切相关。因此,扭曲的[SnBr6]4-八面体将通过提升自陷态的去激活能来促进自陷激子(STE)的辐射复合。研究表明,增强的跃迁偶极矩和STE的结合能增加是显着的PIE的主要原因。


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Shi,Y., Ma, Z., Zhao, D., Chen, Y., Cao, Y., Wang, K., Xiao, G. & Zou, B.Pressure-Induced Emission (PIE) of One-Dimensional Organic Tin Bromide Perovskites. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI:10.1021/jacs.9b02568

https://doi.org/10.1021/jacs.9b02568

 
4. JACS:InP基,高效无镉铅量子点发光二极管

彭笑刚联合金一政课题组化学计量控制了InP/ZnSe/ZnS核/壳/壳量子点(QD)的核和壳区域,以显着提高其性能,并接近目前最佳的基于CdSe的QD的性能。得到的QD具有近100%的光致发光(PL)量子产率(QY),单指数衰减动态和窄线宽。具有InP/ZnSe/ZnS QD作为发射极的量子点发光二极管(QLED)的外部峰值QY为12.2%,最大亮度>10,000 cd m-2,远超过文献报道的无Cd/Pb的QLEDs。该研究为无Cd/Pb量子点的光学和光电子材料提供了一条新途径。


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Li,Y., Hou, X., Dai, X., Yao, Z., Lv, L., Jin, Y. & Peng, X.Stoichiometry-controlled InP-based quantum dots: synthesis, photoluminescence,and electroluminescence. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI:10.1021/jacs.8b12908

https://doi.org/10.1021/jacs.8b12908

 
5. Angew:具有结构可变形二级结构单元的本征白光发光金属有机框架

金属-有机骨架(MOF)中的二级结构单元通常是明确定义的金属-氧代簇或具有非常有限的结构应变的链。近日,同济大学Honghan Fei研究团队将结构可变形的haloplumbate单元成功地掺入到MOF。所得到的材料是一类罕见的Isoreticular MOF,表现出大斯托克斯偏移的宽带白光发射,这可能是由可变形的Z字形链[Pb2X3]+(X = Cl/Br/ I)中的电子-声子耦合的自陷激子引起的。而具有高对称性,稳健的haloplumbate链的MOF仅表现出窄的UV-蓝光发射。基于MOF的本征白光光电发射器的晶体工程与有机-无机杂化钙钛矿相比具有高稳定性/可调性优势。


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Peng, C. et al. Intrinsic White-Light-EmittingMetal-Organic Frameworks with Structurally Deformable Secondary BuildingUnits. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI:10.1002/ange.201903665

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201903665

 
6. Angew:亲金相互作用辅助Au团簇自组装成纳米带增强荧光

亲金相互作用(Au(I)···Au(I))对许多金(I)化合物超分子自组装至关重要。近日,新加坡国立大学谢建平Qiaofeng Yao等多团队合作,报道了利用亲金相互作用来实现超小金纳米颗粒或纳米团簇(NCs, <2 nm,[Au25(SR)18]-为模型团簇)的自组装。作者对[Au25(SR)18]-团簇的表面结构进行重建,使得短的SR-[Au(I)-SR]2变成长的SR-[Au(I)-SR]x (x> 2)订书针结构,这一过程增加了表层Au(I)的含量,为定向亲金相互作用提供了结构基础,促使Au NCs在溶液中自组装成纳米带。更有趣的是,Au NCs组装成纳米带后,其紧凑的结构和有效的亲金相互作用增强了荧光强度,在室温下绝对量子产率可到6.2%。


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Zhennan Wu, Qiaofeng Yao*, Jianping Xie,* etal. Aurophilic Interaction Assisted Self-Assembly of Gold Nanoclusters into Nanoribbons with Enhanced Luminescence. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903584

https://doi.org/10.1002/anie.201903584

 
7. Angew:氮掺杂碳包覆的子弹状Cu9S5中空颗粒用于钠离子电池

楼雄文课题组展示了以子弹状ZnO颗粒做模板,合成了氮掺杂碳包覆的子弹状Cu9S5空心颗粒(Cu9S5@NC)。由于其独特的结构和组成优势,该材料具有优异的储钠性能:高的倍率和超稳定的循环性能。

 

合成:首先制备子弹状ZnO固体颗粒,然后进行简单的阴离子交换过程以获得空心子弹状ZnS。在聚多巴胺(PDA)包覆和随后的碳化处理之后,获得氮掺杂碳包覆的ZnS(ZnS@NC)子弹状中空颗粒。通过随后的阳离子交换过程将空心子弹状ZnS@NC进一步转化为空心子弹状Cu9S5@NC。


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Yongjin Fang, Xin-Yao Yu, and Xiong Wen (David)Lou*. Bullet-like Cu9S5 Hollow Particles Coated with Nitrogen-Doped Carbon for Sodium-Ion Batteries. Angewandte Chemie InternationalEdition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201902988

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902988

 
8. Angew:可逆钠金属电极—氟化物必需的相界面成分吗?

碱金属是实现可逆电池的理想负极材料。利用含氟电解质实现富含氟化物的界面被视为高效利用碱金属负极的关键,但其可逆的电化学沉积/剥离反应尚未实现。在本文中,研究人员反其道而行之,报道了一种不含氟的电解质并将其用于钠金属电池。这种四乙基硼酸钠/单乙交酯电解质能够使得金属钠在300个沉积-剥离循环过程中保持高达99.85%的库伦效率。更重要的是,电极界面主要由碳、氧、钠等元素组成而不含氟,但是仍然能够保持良好的稳定性和更低的界面阻抗。该工作为稳定碱金属负极界面指明了方向。

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Kyosuke Doi et al. Reversible Sodium Metal Electrodes: Is Fluorine an Essential Interphasial Component? Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/ange.201901573

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201901573?af=R

 
9. AM:Co-Nx-C位点和含氧官能团协同作用助力H2O2高效电合成

H2O2是许多化学反应常用的绿色氧化剂,电催化还原O2是一条环保的制H2O2的途径。然而,氧气还原反应(ORR)动力学缓慢,且多数电催化剂还原O2主产物为H2O。近日,清华大学张强团队提出了一种协同策略用于制备高ORR活性和高H2O2选择性电催化剂。作者合成了Co-Nx-C位点和含氧官能团共修饰C基电催化剂(Co-POC-O),实验发现,该催化剂能高效电合成H2O2,在O2饱和的0.10 M KOH溶液中选择性高达80%,ORR电位在1 mA cm−2时为0.79 V(相对于RHE)。进一步机理研究表明,Co-Nx-C位点和含氧官能团分别对电催化生成H2O2的活性和选择性起着重要的作用。


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Bo-Quan Li, Qiang Zhang*, et al. Electrosynthesis of Hydrogen Peroxide Synergistically Catalyzed byAtomic Co-Nx-C Sites and Oxygen Functional Groups in Noble-Metal-Free Electrocatalysts. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808173

https://doi.org/10.1002/adma.201808173

 
10. AM:NiS纳米点优化NiTe纳米阵列界面电子结构提高OER性能

界面工程是调控材料物理和化学性质的重要策略。然而,构建明确的能高效OER的纳米界面仍然是一个挑战。近日,中山大学李光琴等多团队合作,制备了负载在泡沫Ni上的十字柱状NiTe纳米阵列,并通过离子交换构建了NiTe/NiS纳米界面。实验发现,NiTe/NiS催化剂具有高的OER性能,在1.0 M KOH中,电流密度为100 mA cm−2时,过电位仅257 mV,Tafel为49 mVdec−1。进一步理论计算和实验研究表明,纳米界面上强的电子相互作用诱导电子结构调整,优化了*OOH中间体结合能,从而提高了OER性能。


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Ziqian Xue, Guangqin Li*, et al. Interfacial Electronic Structure Modulation of NiTe Nanoarrayswith NiS Nanodots Facilitates Electrocatalytic Oxygen Evolution. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900430

https://doi.org/10.1002/adma.201900430

 
11. AM综述:调节有机/聚合物光学试剂的光物理性质用于癌症光学诊疗

光学试剂的光物理性质与其生物医学功能和效率密切相关。南开大学丁丹教授团队综述了有关有机/聚合物光学试剂的最新研究进展;主要介绍了通过调整这些试剂的光物理性质以实现更好的癌症光学诊疗应用的策略;讨论了通过纳米工程和分子设计两种方法来优化其生物医学功能的具体方法。


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Chen, H., Ding, D. et al. Regulating the Photophysical Property of Organic/Polymer Optical Agents for Promoted Cancer Phototheranostics. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201806331

https://doi.org/10.1002/adma.201806331

 
12. Adv. Sci.:各向异性等离子体金属异质结构作为诊疗纳米平台

开发可同时进行近红外(NIR)荧光成像和光学治疗的诊疗平台具有重要意义。中科院长春应化所张海元研究员团队制备了一种各向异性等离子体金属异质结构,即两端沉积铂的金纳米棒(PEANRs),其在808纳米激光辐照下可以有效地产生热电子,这些热电子会通过电子-声子弛豫释放热量,随后通过化学转化形成活性氧,因此具有良好的光热和光动力性能。同时,PEANRs的电磁场也可以将能量转移到邻近的聚乙二醇(PEG)连接的近红外荧光团(CF)上,从而显著地放大CF-PEA NRs的近红外荧光。

 

实验进一步将i-motif DNA/Nrf2 siRNA嵌合体与其相连接得到CF5k-bPEA@siRNANRs,发现可以其可有效抑制细胞的抗氧化防御和耐高热效应,具有很好的近红外荧光成像和808纳米激光激活的光热-光动力治疗能力,体内效果也十分显著。


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Chang, Y.,Zhang, H.Y. et al. Anisotropic Plasmonic Metal Heterostructures as Theranostic Nanosystems for Near Infrared Light-Activated Fluorescence Amplifcation and Phototherapy. Advanced Science, 2019.

DOI:10.1002/advs.201900158

https://doi.org/10.1002/advs.201900158

 
13. ACS Photonics:Mn掺杂实现兼具高效、稳定的钙钛矿LED(红、绿、蓝)

近日,哈佛大学罗兰研究所Daniel N. Congreve研究团队通过Mn掺杂体相钙钛矿薄膜制备了高亮度、高效率、器件操作稳定性优异的红、绿、蓝钙钛矿LED。比较吸引人的是所制备的天蓝色钙钛矿LED亮度达到11800 cd m-2,器件操作寿命达到20 min。研究人员指出,Mn掺杂是一种非常有效提高器件效率和稳定性的策略。


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Gangishetty,M. K. et al. Mn2+ Doping Enhances the Brightness, Efficiency, and Stability of Bulk Perovskite Light-Emitting Diodes. ACS Photonics, 2019.

DOI: 10.1021/acsphotonics.9b00142

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsphotonics.9b00142

 
14. AFM: 导电CoOOH作为无碳硫固定化剂制备锂硫电池用硫基复合材料

锂硫电池被视为最有前景的新一代储能器件之一。而以轻质和非极性多孔碳材料为硫载体的低硫含量和振实密度,严重阻碍了实际重量能量密度和体积能量密度的应用和商业化。在本文中,研究人员首次将导电CoOOH用作无碳固定化剂来组装锂硫电池正极材料。

 

CoOOH不仅是一种具有高电子电导率的储硫载体,同时对于可溶多硫化锂的转化反应具有显著的电催化作用。在高达91.8%的超高硫含量和1.26 g/cm3的振实密度下,这种S/CoOOH复合电极在0.1C的电流密度下质量容量和体积容量分别高达1199.4 mAh/g和1511.3 mAh/cm3。同时,硫复合正极在1C的倍率下具有良好的循环稳定性,循环500周平均每周衰减0.09%。该工作为实现锂硫电池的高质量比能量、体积比能量以及优异电化学性能的结合提供了典范。


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Zhengyu Wang et al. Conductive CoOOH as Carbon-Free Sulfur Immobilizer to Fabricate SulfurBased Composite for Lithium-SulfurBattery. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201901051

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901051

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