纳米人|前沿科技顶刊日报 20180803

纳米人

2018-08-03

1. Nat. Energy：可视化和抑制钙钛矿太阳能电池的界面复合

钙钛矿太阳能电池的性能主要受到非辐射复合等因素的限制。Stolterfoht, M.等人采用瞬态和绝对光致发光成像技术来观察有机电荷传输层的所有非辐射复合途径。研究发现钙钛矿体相中存在明显的准费米能级分裂损耗和界面额外自由能损失。通过引入界面层，大面积器件的效率超过20%，开路电压高达1.17 V。

Stolterfoht M, Wolff C M, Márquez J A, et al. Visualization and suppression of interfacial recombination for high-efficiency large-area pin perovskite solar cells[J]. Nature Energy, 2018.

DOI: 10.1038/s41560-018-0219-8

https://doi.org/10.1038/s41560-018-0219-8

2. Angew.：气泡探针研究疏水作用

X. Cui等人以水相中的气泡作为探针，结合AFM研究了不同表面的疏水作用。他们发现，即便具有类似组成的表面，其疏水作用也有较大差异。当表面组成由有序态转变为无序态，甚至是“液态”时，其疏水相互作用的范围可从~1.6 nm减少到~1.23 -1.0 nm，甚至是0.35 nm。

Cui X, Liu J, Xie L, et al. Modulation of Hydrophobic Interaction by Mediating Surface Nanoscale Structure and Chemistry, not Monotonically by Hydrophobicity[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201805137

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201805137

3. Angew.：C量子点催化聚合反应

J. Jiang等人首次以含有杂原子掺杂C量子点(CDs)作为非金属催化剂，在可见光照下实现了RAFT聚合。他们发现含有P和S掺杂的CDs具有最高的活性，该催化聚合所得到的聚合物分子量分布仅为Đ~1.04。

Jiang J, Ye G, Wang Z, et al. Heteroatom‐Doped Carbon Dots (CDs) as a New Class of Metal‐Free Photocatalysts for PET‐RAFT Polymerization under Visible Light and Sunlight[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201807385

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201807385

4. Angew.：非碳化有机共价聚合物催化ORR

由于COF和MOF较低的导电性，这类材料在催化ORR反应前常需要进行碳化处理。J. Guo等人采用将有机共价聚合物COPs在还原氧化石墨烯rGO表面进行组装的策略，可以使其导电性提升7个数量级。在ORR反应中其半波电势比纯COPs和RGO分别提升了150 mV和60 mV，并且其4e^-还原和2e^-还原过程可以通过调节基底进行控制，如石墨炭黑作为基底时便会催化2e^-过程。

Xiang Z, Guo J, Lin C, et al. Pyrolysis‐Free Covalent Organic Polymer for Oxygen Reduction[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201808226

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201808226

5. Angew.：WO₃可见光催化C-H活化

H. Tateno等人以WO₃作为光电阳极材料，在可见光照和施加偏压条件下可以将环己烷部分氧化生成环己醇和环己酮(KA oil)，其选择高达99%，法拉第效率达76%。在365 nm和420 nm的光电转换效率分别为57%和24%。

Tateno H, Iguchi S, Miseki Y, et al. Photo-Electrochemical C-H Bond Activation of Cyclohexane Using a WO₃ Photoanode and Visible Light[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201805079

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201805079

6. Angew.：高稳定性CuO纳米线电致荧光材料

S. Ma等人通过高温焙烧得到CuO纳米线作为场增强层材料，并在其上层滴涂锰磷酸盐前驱体，形成CuO-Zn₂GeO₄：磷酸锰异质结。该材料作为一种新型的低成本，易大面积制备的氧化物基的电致荧光材料可以在10 cdm^-2亮度下保持超过360 h (仅降低1%)。

Ma S, Peng Z, Kitai A H, et al. A CuO Nanowire-Based Alternating Current Oxide Powder Electroluminescent Device with High Stability[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201805519

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201805519

7. Angew.：原位醇氧化促进CTFs结晶

共价三嗪框架化合物Covalent triazine frameworks (CTFs)由于其中含有大量的N元素而被认为具有较大的潜在应用价值。但是常见的CTFs多为非晶态多孔材料，M. Liu等人通过控制醇的氧化产生醛前驱体的速率，影响其进一步与胍基底物反应速率，从而可以得到高度晶化的CTFs。这种晶化CTFs相较于非晶态的CTFs在光催化HER反应中表现出更高的催化活性。

Liu M, Huang Q, Wang S, et al. Crystalline Covalent Triazine Frameworks by In-situ Oxidation of Alcohols to Aldehyde Monomers[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

Doi: 10.1002/anie.201806664

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201806664

8. Angew.：Bi-MOF捕获毒性SeO₃²⁻

H. Ouyang等人制备了Bi基MOF，CAU-17，该Bi-MOF可以快速、高选择性地吸附毒性SeO₃²⁻离子，并且在pH 4-11范围内都可以保持稳定和较高的捕获效率。通过DFT和XAS实验发现SeO₃²⁻与Bi形成了Bi-O-Se键促进了捕获。

Ouyang H, Chen N, Chang G, et al. Selective Capture of Toxic SeO₃²⁻ by Bismuth-based Metal-Organic Frameworks[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201807891

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201807891

9. Angew.：CeO₂负载Ru簇合物催化合成喹唑啉酮

喹唑啉酮（Quinazolinone）是一种具有生物活性的医药分子，但是基于均相催化剂的传统合成方法性价比较低。J. An等人以CeO₂负载的Ru簇合物作为催化剂，以CO，酰胺和烯烃分子作为反应底物，在不需要其他外加酸碱试剂的条件下可以直接催化生成喹唑啉酮，其副产物只有水。作者证明其活性中心为异相Ru，而非流失形成的均相催化剂，并且该催化剂可以循环利用至少4次。

An J, Wang Y, Zhang Z, et al. The Synthesis of Quinazolinones from Olefins, CO and Amines over Heterogeneous Ru-clusters/Ceria Catalyst[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201806266

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201806266

10. AFM：磁热还是光热？

磁热治疗（MHT）和光热治疗（PTT）是癌症热治疗中最先进的方法。虽然它们的作用机制不同，但都是依赖于纳米粒子介导的远程热疗。Espinosa等人评估了不同形状和组成的纳米材料在不同环境中的发热情况，对MHT和PTT的热效率进行了比较。研究发现，MHT还是PTT取决于剂量的高低。在高剂量下，磁性纳米材料的光热可以和金纳米颗粒相媲美，而在较低的剂量下，只有具有等离激元效应的纳米材料可以产生治疗癌症的热效率。

Espinosa A, Kolosnjaj-Tabi J,  Abou‐Hassan A, et al. Magnetic (Hyper) Thermia or Photothermia? Progressive Comparison of Iron Oxide and Gold Nanoparticles Heating in Water, in Cells, and In Vivo[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201803660

https://doi.org/10.1002/adfm.201803660

11. Nano Energy：分子的修饰降低界面陷阱密度

推进钙钛矿太阳能电池的理论效率和最佳稳定性需要严格控制器件的界面陷阱密度。香港科技大学杨世和课题组在平板型器件的PCBM/Ag界面处引入一种新型PPDIN6高分子，如此修饰显着降低了陷阱密度，从而加快电子提取，抑制了界面电子复合。效率为20.43％，同时填充因高达83.4％，这是平板型器件的最高值之一。

Meng X, Ho C H Y, Xiao S, et al. Molecular Design Enabled Reduction of Interface Trap Density Affords Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells with Over 83% Fill Factor[J]. Nano Energy, 2018.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.07.063

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518305512

12. Small：蛋白冠介导的对银纳米颗粒的细胞摄取和毒性的改变

蛋白冠(protein corona)是指纳米材料进入生物环境后其表面吸附的一层或多层蛋白所组成的结构。Barbalinardo等人介绍了表面修饰血清蛋白对于银纳米颗粒的细胞摄取和毒性的影响。实验以小鼠胚胎成纤维细胞为例，结果发现表面吸附了血清蛋白形成蛋白冠的银纳米颗粒会被细胞内吞，进而产生毒性作用造成细胞死亡，而表面钝化修饰了OEG的银纳米颗粒则大大减少了细胞的摄取和毒性作用。这一工作充分揭示了蛋白冠的形成对于纳米材料体内行为的重要影响。

Barbalinardo M, Caicci F, Cavallini M, et al.  Protein Corona Mediated Uptake and Cytotoxicity of Silver Nanoparticles in Mouse Embryonic Fibroblast[J]. Small, 2018.

DOI: 10.1002/smll.201801219

https://doi.org/10.1002/smll.201801219