纳米前沿最新集锦20170522

1. JACS：Cu@Au纳米线透明电极

Cu纳米线被视为透明电极中的ITO潜在替代材料，但是由于Cu纳米线在实际环境中非常容易被氧化破坏而限制了其应用。本文中，作者三辛基膦作为强结合配体包裹在Cu@Au纳米线上可以避免二者之间发生 galvanic replacement reactions.在超细的Cu纳米线上外延生长几个原子层的Au可以大幅提高Cu纳米线的稳定性。在80℃，80%湿度环境中可以保持超高的透过率和导电率超过700h（35Ω/sq, 89%透过率）。该设计方案为制备Cu纳米线柔性透明电极的方法。

 

Ultrathin Epitaxial Cu@Au Core–Shell Nanowires for Stable Transparent Conductors. J. Am. Chem. Soc., Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.7b02884

 

2. JACS：IrPdRu/C催化碱性燃料电池H₂氧化

在燃料电池中，碱性条件下商业Pt电极上的H2氧化反应速率要比在酸性条件下慢100度倍，这种情况下为了制备高性能的alkaline exchange membrane fuel cells (AEMFCs) 就必须研发新的廉价高性能的碱性条件HOR电极。本文中作者制备了新型的C负载的IrPdRu合金纳米颗粒，其在碱性条件下的HOR性能远高于Pt/C和Ir/C这两种价格更加昂贵的材料。此外，该合金材料在碱性条件下还表现出超高的稳定性。

 

IrPdRu/C as H₂ Oxidation Catalysts for Alkaline Fuel Cells. J. Am. Chem. Soc., Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.7b02434

 

3. JACS：PdCu合金催化CO₂制乙醇

CO₂制乙醇是一种极具潜力的CO₂利用途径。本文中作者使用高度均一且金属比例可调的PdCu合金纳米颗粒负载与P25后用于高压液相CO₂ 还原制乙醇，在优化的Pd₂Cu/P25上CO₂加氢至乙醇的选择性高达92%，TOF为359/h。通过DRIFT研究发现该体系中表面吸附态的*CO加氢至*HCO为反应的决速步骤。

 

Highly Active and Selective Hydrogenation of CO₂ to Ethanol by Ordered Pd–Cu Nanoparticles. J. Am. Chem. Soc., Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.7b03101

 

4. Angew：SiO₂-聚吡咯中性HER

本文中作者在C纤维上生长疏水性的聚吡咯然后沉积亲水性的纳米SiO₂构建成无机-有机杂化非金属电极材料。该材料在中性条件的电解水反应中表现出较高活性。作者认为聚吡咯与SiO₂之间存在较强的电相互作用，HER反应发生在可以吸附和活化水的SiO₂上。该材料具有较低的过电势和塔菲尔斜率，此外还表现出非常好的长时间测试稳定性。

 

Silica-Polypyrrole Hybrids as High-Performance Metal-Free Electrocatalysts for Hydrogen Evolution Reaction in Neutral Media. Angew. Chem. Int. Ed. DOI 10.1002/anie.201702934

 

5. Angew: B掺杂聚合物光电极

本文中作者通过一步合成出在表面约100nm厚度掺杂B的聚合物CN和体相聚合物CN组成的纳米节作为光电阳极材料。该纳米节电极在1.23V（RHE）的光电流密度达103.2uA/cm²，比纯体相材料高约10倍。该材料400nm的ICPE为10%，是这类材料在不存在牺牲剂的测试条件下所得到的最大值。通过electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Mott-Schottky (MS) plots and intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS)等表征发现，该材料中的电子传输速率比纯聚合物材料高约10倍，导电性也高出3倍。

 

Nanojunction Polymer Photoelectrode for Efficient Charge Transport and Separation. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201703372

 

6. Angew:锂键化学

在锂硫电池中，一般认为电极材料与多硫化物之间的相互作用可以有效减少其中的穿梭效应，然而至今仍然缺乏这种相互作用的具体理解。本文中作者通过理论模拟与NMR实验相结合的方法研究了多硫化物与正极材料之间的相互作用。受氢键作用的启发，作者发现在Li-S电池中多硫化物与正极材料上的富电子位点之间的偶极-偶极存在较强的相互作用，而且正极材料的供电子体系如π电子可以进一步增强这种相互作用。此外，理论和实验还同时证明了这种结合的强弱可以通过⁷Li NMR中化学位移的偏移进行比较。

 

Lithium Bond Chemistry in Lithium–Sulfur Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201704324

 

7. Angew: 电化学处理增强BiVO₄光解水

通过水热种子生长的方法在FTO表面垂直生长一层BiVO₄(040)膜，并且进一步进行简单的电化学处理后可以大幅提高其光解水性能。在AM 1.5G下1.23V（RHE）的光电流密度达2.5mA/cm²，比未进行电化学处理前的材料提高约10倍。进一步负载硼酸钴后可以将光电流密度提升至3.2mA/cm²，光电效率达1.1%。进一步研究发现BiVO₄的晶面取向也对电荷的分离和传输有非常重要的影响。

 

Electrochemically-Treated BiVO₄ Photoanode for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201703491

 

8. Angew: BN催化乙苯ODH制苯乙烯

近来，人们发现C基材料对于氧化脱氢反应具有一定的活性，但是往往受制于积碳或者C在O₂气氛中的燃烧。本文中作者采用了h-BN和C随机分布的BCN材料用于苯乙烷的氧化脱氢制苯乙烯反应。该材料表现出较高的催化活性，并且具有较好的稳定性，在含O₂气氛中不会发生燃烧反应。

 

C

arbon doped BN nanosheets for the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201703789

 

9. Angew: Li-CO₂电池

Li-Air电池在过去的十年中备受关注，但是空气中含有的0.04%CO₂容易与Li正极形成绝缘的Li₂CO₃而影响电池的充放电性能。为了解决这一问题就需要构建高效的CO₂还原电极作为电极材料。本文中作者以B,N双掺杂的蜂窝状石墨烯为Li-CO₂电池的正极材料。得益于该材料的多孔结构和对CO₂高效的催化性能使得该电池表现出良好的充放电性能，较低的极化率。在1.0A/g的电流密度下可以稳定充放电超过200次。

 

Highly Rechargeable Lithium-CO₂ Batteries with a Boron and Nitrogen-Codoped Holey-Graphene Cathode. Angew. Chem. Int. Ed.  DOI: 10.1002/anie.201701826