9篇JACS,田中群、Sargent、Kanatzidis、肖丰收等成果速递丨顶刊日报20190511
纳米人 纳米人 2019-05-11
1. JACS:SERS探究等离激元纳米结构如何促进化学反应

表面等离激元(SP)能够通过衰变后产生的高能电荷载体的参与来促进化学反应。田中群院士和吴德印课题组通过对氨基苯硫酚(PATP)作为探针分子,采用表面增强拉曼光谱(SERS)跟踪其原位转化的过程,以系统地研究热电子和空穴的作用。研究发现,高能载体介导的PATP氧化甚至在没有氧的情况下发生,并且受到金表面附近的界面区域的极大影响。观察到的反应在Au@TiO2纳米结构上有效发生,当氧化硅层阻挡金接触时,裸金纳米颗粒(NPs)或核壳纳米结构上没有发生反应。此外,在Au@ TiO2纳米结构上的PATP氧化与氧气的产物与在没有氧气的情况下获得的产物不同,这表明“热空穴”对氧化反应进行测量的机理与操作不同。用热电子激活氧气。


1-.png

Zhan,C.; Wang, Z.-Y.; Zhang, X.-G.; Chen, X.-J.; Huang, Y.-F.; Hu, S.; Li, J.-F.;Wu, D.-Y.; Moskovits, M.; Tian, Z. Interfacial construction of plasmonicnanostructures for the utilization of the plasmon-excited electrons and holes. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI:10.1021/jacs.9b02518

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdfplus/10.1021/jacs.9b02518

 
2. JACS:增强等离激元光催化HER活性

等离基元增强是提高各种光能转换系统(如光催化剂和太阳能电池)转换效率的一种通用而方便的方法。近日,京都大学Toshiharu Teranishi、Masanori Sakamoto团队通过载流子阻挡层(在等离子体金属和光活性层之间)来改善等离基元增强系统,该阻挡层通常用于防止等离基元增强系统中的主要猝灭通道。实验发现,在Ag-CdS纳米颗粒中引入载体选择性阻断层(CSBL)后,其析氢反应(HER)活性提高了33倍。Ag2S(典型的CSBL)的引入增强了Ag等离基元效应,选择性阻断光激发电子和空穴的有效转移,延长了半导体光催化剂(CdS)中活性物质(导电带中的电子)的寿命,从而提高了Ag-CdS纳米颗粒光催化HER性能。


2-.png 

Tokuhisa Kawawaki, Tatsuo Nakagawa, MasanoriSakamoto,* Toshiharu Teranishi*. Carrier-selective Blocking Layer Synergistically Improves the Plasmonic Enhancement Effect. Journal of the American Chemical Society,2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b01419

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01419

 
3. JACS:沸石晶体纳米孔环境控制Rh@沸石催化CO2加氢产物选择性

负载的铑纳米粒子(NPs)常用于催化CO2加氢制甲烷。近日,浙江大学肖丰收、王亮加州大学戴维斯分校Bruce C. Gates等多团队合作,通过选择不同的分子筛晶体作为载体,优化Rh NPs催化CO2加氢生成CO的选择性。Rh NPs被包裹在控制纳米孔环境的分子筛晶体中,该环境可以调节Rh NPs催化选择性,使得生成的甲烷最小化,并有利于反水煤气反应。纯二氧化硅MFI(S-1)固定Rh NPs在高CO2转化率下具有最大的CO选择性,而铝硅酸盐MFI沸石负载RhNPs在同等条件下具有较高的甲烷选择性。沸石纳米孔环境与催化选择性之间存在较强的相关性,表明S-1能最大限度地减少氢溢出,有利于CO的快速解吸,限制深度加氢。


3-.png

Chengtao Wang, Erjia Guan, Liang Wang,* BruceC. Gates,* Feng-Shou Xiao*, et al. Product Selectivity Controlled by Nanoporous Environments inZeolite Crystals Enveloping Rhodium Nanoparticle Catalysts for CO2 Hydrogenation. Journalof the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b01555

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01555

 
4. JACS:结合位点多样性促进CO2电还原制乙醇,法拉第效率达41%

近年来,CO2电化学还原得C2产物的生产效率具有许多创纪录的进步。然而,与乙烯等产品的选择性相比,乙醇的选择性仍然较低。近日,多伦多大学Edward H. Sargent等多团队合作,将不同的结合位点引入Cu催化剂,使得乙烯反应中间体不稳定从而促进生成乙醇。实验发现,改进后的多位点Ag/Cu合金催化剂在250 mA/cm2和-0.67 V(vs. RHE)下,生成乙醇的法拉第效率达到41%,阴极(半电池)的能源效率达24.7%,是目前已报道的最高值。原位拉曼光谱研究发现,Ag/Cu合金催化剂的原位拉曼光谱峰宽于纯Cu催化剂的峰,表明改进后的多位点催化剂与反应中间体结合构型的多样性。


4-.png

Yuguang C. Li, Ziyun Wang, Edward H. Sargent*,et al. Binding Site Diversity Promotes CO2 Electroreduction to Ethanol. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b02945

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02945

 
5. JACS:锚定配体促进金属卤化物钙钛矿中有效的B位掺杂

金属卤化物钙钛矿表现出优异的光电性能,离子的掺杂是调控钙钛矿的电子和化学特征的有效途径之一。在ABX3的金属卤化物钙钛矿中,A和X位点离子的等价交换已经广泛实现;相比之下,交换B位阳离子的策略却鲜有报道。空位介导的B位阳离子扩散的活化能远高于A位和X位的活化能,导致掺杂过程缓慢和掺杂比低。Edward H. Sargent团队展示了一种在钙钛矿中交换B位阳离子的新方法。设计了一系列固定在钙钛矿表面上的金属羧酸盐溶液,允许均价和异价阳离子(例如,Sn2+,Zn2+,Bi3+)在室温下快速有效地掺杂B位点。并提出了合理的基于铵萃取和表面离子对取代的模型。


5-.png

Yang,Z.; Wei, M.; Voznyy, O.; Todorovic, P.; Liu, M.; Quintero-Bermudez, R.; Chen,P.; Fan, J. Z.; Proppe, A. H.; Quan, L. N.; Walters, G.; Tan, H.; Chang, J.-W.;Jeng, U. S.; Kelley, S. O.; Sargent, E. H. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI:10.1021/jacs.9b02565

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b02565

 
6. JACS:原位结构研究,氧化物壳辅助钙钛矿纳米晶的生长

通过湿化学调整薄氧化物涂层的能力对于许多应用是期望的,但它仍然是关键的合成挑战。洛桑联邦理工学院(EPFL)RaffaellaBuonsanti团队引入了一种普适性的胶体原子层沉积(c-ALD)合成,以生长具有厚度可调的氧化铝壳,其周围的各种组成的纳米晶体核跨越离子半导体(即CsPbX3,X = Br,I,Cl)金属氧化物和金属(即CeO2和Ag)。与气相ALD相比,这种新开发的合成具有保持纳米晶体核的胶体稳定性,同时将壳厚度控制在1至6 nm的优点。通过原位X射线衍射研究了CsPbX3钙钛矿纳米晶体中的阴离子交换反应。


6-.png

Loiudice, A.; Strach, M.; Saris, S.;Chernyshov, D.; Buonsanti, R. Universal Oxide Shell Growth Enables In-situStructural Studies of Perovskite Nanocrystals during the Anion ExchangeReaction. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b02061

https://doi.org/10.1021/jacs.9b02061

 
7. JACS:基于乙二胺的高性能Pb/Sn钙钛矿太阳能电池

M. G. Kanatzidis团队开发出了一种混合的Pb/Sn基钙钛矿含大的乙二胺,{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3,可以表现出理想的带隙为1.27至1.38 eV,适用于组装具有更高效率的单结太阳能电池。{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3结构具有大量的Pb/Sn空位,并且具有比没有en和空位的相同结构高得多的化学稳定性。这种新特性降低了暗电流和载流子陷阱密度,并增加了Pb/Sn基钙钛矿薄膜的载流子寿命。因此,使用{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3光吸收剂的太阳能电池具有显着提高的空气稳定性和效率提高。在覆盖薄的MABr顶层之后,{en} FA0.5MA0.5Sn0.5Pb0.5I3优化的效率为17.04%。


7-1-.png

7-2-.png

Ke,W.; Spanopoulos, I.; Tu, Q.; Hadar, I.; Li, X.; Shekhawat, G. S.; Dravid, V.P.; Kanatzidis, M. G., Ethylenediammonium Based “Hollow” Pb/Sn Perovskites with Ideal-Bandgap Yield Solar Cells with HigherEfficiency and Stability. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b03662
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03662
 
8. JACS:直接带隙2D碘化银铋双钙钛矿

三维(3D)杂化有机-无机卤化铅钙钛矿(HOIPs)具有显着的太阳能转换光电特性,但存在长期存在的环境稳定性和铅毒性问题。由于优异的化学稳定性,结构多样性和更广泛的性质可调性,相关的二维(2D)类似物引起越来越多的关注。对于无铅2D HOIP,混合价双金属的双钙钛矿(DP)具有吸引力。混合金属DPs向碘化物的转化及其前瞻性较低的带隙,是半导体卤化物钙钛矿的重要目标,但迄今为止由于内在的不稳定性或竞争性非钙钛矿相的形成而使用传统的间隔阳离子证明是不可接近的。

 

David B. Mitzi团队首次展示了具有2.00 eV直接带隙的2D碘化银铋双钙钛矿,通过一层双官能化的低聚噻吩阳离子,即(双 - 氨基乙基)二噻吩,通过芳香基团的影响进行模板化。并利用了氢键,双齿束缚和结构刚性制备了2D碘化银铋双钙钛矿。这项工作开辟了探索专门设计的有机阳离子的新途径,以稳定其他难以接近的2D HOIP,以及潜在的光电子应用。


8-.png

Jana,M. K.; Janke, S. M.; Dirkes, D. J.; Dovletgeldi, S.; Liu, C.; Qin, X.;Gundogdu, K.; You, W.; Blum, V.; Mitzi, D. B., Direct-Bandgap 2D Silver–Bismuth Iodide Double Perovskite: The Structure-Directing Influenceof an Oligothiophene Spacer Cation. Journal of the American Chemical Society,2019.

DOI:10.1021/jacs.9b02909

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02909

 

9. JACS:液相透射电镜直接观察氧化还原介质辅助下锂氧电池的液相放电

Li-O2电池由于能够提供迄今为止最高的理论能量密度因而成为新一代储能器件关注的焦点。然而,理论放电比容量的实现仍然面临着诸多挑战,其发展受到有关放电产物生成特质的阻碍,进而会导致空气电极的提前钝化。在之前的研究中,研究人员常常利用氧化还原媒介来解决上述问题,这是因为氧化还原媒介能够促进电极向溶液相的电荷转移。有关氧化还原媒介的电化学反应机理的基础研究能够协助发展高性能Li-O2电池并有利于新型高效氧化还原媒介的合理设计。

 

在本文中,韩国首尔国立大学的Jungwon Park等尝试利用液相透射电子显微镜对Li-O2电池的放电反应进行实时监测。直接的原位TEM观测揭示了氧化还原媒介参与的放电过程中放电产物Li2O2的环形生长行为。此外,对生长曲线的定量分析表明其生长机理包括两个步骤:早期Li2O2的显性横向生长为圆盘状结构,随后是形态转变为环形结构的垂直生长。


9-.png

Donghoon Lee, Jungwon Park et al. Direct Observation of Redox Mediator-Assisted Solution-Phase Discharging of Li–O2 Battery by Liquid-Phase Transmission Electron Microscopy.Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b02332

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02332

 
10. AEM:用于无枝晶锂金属负极的S掺杂石墨烯的区域成核机理

金属锂由于具有最高的理论比容量和最低的氧化还原电势而被视为新一代储能器件中最具前景的负极材料。然而,锂金属电池的实际应用受到不可控锂沉积的限制。之前的研究认为多维度纳米结构的负极能够在枝晶扩展之前对锂沉积的初始成核过程进行调控。北京航空航天大学大学的宫勇吉教授张千帆副教授通过理论计算与实验验证相结合发展了一种将S元素引入到石墨烯中的新型成核机理。第一性原理计算发现S原子掺杂能够提高在掺杂附近较大区域内对锂的吸附能力。因此,具有五个亲锂位点而非单原子位点的石墨烯材料能够减少锂的不均匀沉积并提高电化学性能。修饰后的锂金属负极过电势低至5.5mV,循环180周后的平均库伦效率仍高达99%。


10-.png

Tianshuai Wang, Yongji Gong, Qianfan Zhang etal. S-Doped Graphene-Regional Nucleation Mechanism for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201804000

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/aenm.201804000

 
11. AFM:灵活透气的纳米网膜电子设备用于按需治疗

柔性电子技术在可穿戴医疗、生物监护、随需应变治疗和人机交互等方面具有广阔的应用前景。然而,传统的塑料基板具有不舒适、机械不匹配和不透气的缺点,这也大大限制了柔性电子设备的应用价值。

 

北京化工大学万鹏博教授团队和张立群教授团队设计了一种具有实时温度传感功能的柔性透气电子设备,该设备也能够在伤口部位进行及时的抗感染治疗。该器件是由负载有盐酸莫西沙星(MOX)的热响应聚合物交联的纳米网膜组装而成。该导电聚合物纳米网膜具有良好的柔韧性、透气性和环境稳定性。此外,其具有的温度传感性能可通过电阻与温度之间的线性关系来对伤口部位的组织温度进行实时监测,也可与无线发射机进行耦合以实现实时无线温度监测。同时,该纳米网膜也可被组装成高效的柔性加热器,以触发对负载的抗生素实现按需释放,从而在感染发生后消除伤口部位的细菌。


11-.png

Min Gong, Pengbo Wan, Liqun Zhang, et al.Flexible Breathable Nanomesh Electronic Devices for On-Demand Therapy. AdvancedFunctional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201902127

https://doi.org/10.1002/adfm.201902127

 
12. Adv. Sci.:低聚透明质酸包覆二氧化硅/羟基磷灰石纳米颗粒用于靶向治疗癌症

靶向药物递送系统(TDDSs)可以实现特异性地肿瘤靶向和药物释放,为克服传统化疗的副作用提供了一种很好的方法。透明质酸(HA)作为一种可选择性靶向CD44的药物,在TDDSs研究中得到了广泛的应用。然而,不同分子量的HA对CD44具有不同的结合能力,这也会产生不同的治疗效果。

 

大连理工大学樊江莉团队和国家纳米科学中心梁兴杰团队合作制备了一种负载了阿霉素(DOX)的二氧化硅/羟基磷灰石(MSNs/HAP)杂化材料(DOX@MSNs/HAP)。随后。实验将HA和低聚HA(oHA)分别包覆在杂化材料上构建了HA-DOX@MSNs/HAP和oHA-DOX@MSNs/HAP,并研究了它们各自的肿瘤靶向性。结果发现由于oHA对于靶向CD44更加有效,oHA-DOX@MSNs/HAP在肿瘤内具有更高的细胞吸收和药物释放效率,因此其抗癌作用也有显著增强,荷瘤小鼠模型实验也同样证明了这一点。因此,该研究也为今后设计靶向肿瘤的化疗纳米药物递送系统提供了新的思路。


12-.png

Yao Kang, Jiangli Fan, XingJie Liang, XiaojunPeng, et al. Oligo Hyaluronan-Coated Silica/Hydroxyapatite Degradable Nanoparticles for Targeted Cancer Treatment. Advanced Science, 2019.

DOI: 10.1002/advs.201900716

https://doi.org/10.1002/advs.201900716

加载更多
873

版权声明:

1) 本文仅代表原作者观点,不代表本平台立场,请批判性阅读! 2) 本文内容若存在版权问题,请联系我们及时处理。 3) 除特别说明,本文版权归纳米人工作室所有,翻版必究!
纳米人
你好测试
copryright 2016 纳米人 ICP备16031428号

关注公众号