纳米人|前沿科技顶刊日报 20180815

纳米人

2018-08-15

1. Nat. Chem.：半不稳定MOF的水解稳定性

高度多孔的金属-有机骨架（MOF）具有显着的稳定性问题，特别是水稳定性较差，这严重限制了MOF的应用潜力。McHugh, L.等人研究f发现在MOF的金属中心的配位环境中，存在的“牺牲”键（称为半可原性）可以稳定脱水铜基MOF。

McHugh L N, McPherson M J, et al. Hydrolytic stability in hemilabile metal–organic frameworks[J]. Nature Chemistry, 2018.

DOI: 10.1038/s41557-018-0104-x

https://doi.org/10.1038/s41557-018-0104-x

2. Nat. Commun.：平面型钙钛矿太阳能电池的最新记录！

陕师大刘生忠课题组报道一种新型EDTA络合氧化锡的电子传输层（EDTA-SnO₂）。EDTA-SnO₂的费米能级与钙钛矿的导带更好地匹配，从而产生高开路电压。其电子迁移率约为SnO₂的三倍。EDTA-SnO₂的平面型电池的记录功率转换效率增加至21.60％（认证效率21.52％），并成功地抑制回滞现象和提升电池稳定性。

Yang D, Yang R, et al. High efficiency planar-type perovskite solar cells with negligible hysteresis using EDTA-complexed SnO₂[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-05760-x

https://doi.org/10.1038/s41467-018-05760-x

3. Chem：PdAu/ZrO₂催化5羟甲基糠醛制对二甲苯

L. Tao等人制备了四方型ZrO₂负载的PdAu合金纳米颗粒，不需要使用外加H₂，使用生物质衍生物甲酸作为氢源，该催化剂可以便高效地催化同样是生物质衍生物5-羟甲基糠醛生成2,5-二甲基呋喃(DMF)，并且可以进一步催化DMF与乙烯之间的脱水环化反应生成对二甲苯，一种重要的工业原料。该工艺为生物质的利用开辟了一条新的简单高效的工艺路径。

Tao L, Li Z, Cao Y, et al. Toward an Integrated Conversion of 5-Hydroxymethylfurfural and Ethylene for the Production of Renewable p-Xylene[J]. Chem, 2018.

DOI: 10.1016/j.chempr.2018.07.007

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.07.007

4. JACS：石墨烯纳米带

在宽度为1.7 nm长度达58 nm的石墨烯纳米带(GNRs)上，通过Diels-Alder反应修饰上N-n-hexadecyl maleimide长链分子后，这种具有较大边缘基团的GNRs在多种有机溶剂中的分散度得到了大幅提升，其中在THF中的溶解度达5 mg/mL，比之前所报道的最高溶解度还要高2个数量级。这种单分散的GNRs具有可以发射近红外光，其量子产率达9.1%，光子寿命达8.7 ns。

Huang Y, Xu F, Feng X, et al. Intrinsic Properties of Single Graphene Nanoribbons in Solution: Synthetic and Spectroscopic Studies[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06028

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06028

5. JACS：全氟化增强MOF Lewis酸性

借助于EPR光谱中连接在MOF上的超氧阴离子自由基信号和N-methylacridone (NMA)键接MOF后的荧光光谱作为表征手段，P. Ji等人发现，使用全氟化后有机分子作为连接剂所得到的MOFs Zr₆-fBDC，Zr₆-fBPDC的Lewis酸性远强于未氟化处理的UiO-66，UiO-67，甚至是硝化取代的MOFs Zr₆-BDC-NO₂和Zr₆-BPDC-(NO₂)₂。这种强Lewis酸性MOF作为单位点催化剂在催化Diels-Alder反应和芳烃C-H碘化反应中表现出超高的催化活性。

Ji P, Lin W, et al. Tuning Lewis Acidity of Metal–Organic Frameworks via Perfluorination of Bridging Ligands: Spectroscopic, Theoretical, and Catalytic Studies[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b05765

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b05765

6. JACS：烷基胺盐制金属氮化物分子机理

烷基胺盐是目前少有的可以直接制备金属氮化物而无需保温焙烧处理的分子前驱体。但是其分子反应机理至今仍不清晰。Y. Chen等人以InBr₃·x RCH₂NH₂为前驱体，引入丁基锂和RCH₂NH₂反应所得的RCH₂NHLi后可以直接得到金属In(0)和InN。研究发现，反应过程中的RCH₂NH^-烷基阴离子，可以进一步脱去H-形成RCH=NH，而H-离子则可以还原In³⁺至In(0)。烷基胺阴离子可以进一步生成^-NH₂，该中间体可以与In³⁺反应直接形成InN。

Chen Y, Beaulac R, et al. Conversion Mechanism of Soluble Alkylamide Precursors for the Synthesis of Colloidal Nitride Nanomaterials[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06063

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06063

7. AM：肌肉启发-强各向异性，高离子导电的水凝胶

生物组织由于其良好的微观结构通常表现出优异的各向异性和机械性能。受肌肉排列结构的启发，胡良兵课题组通过充分利用天然木材的高抗拉强度，以及水凝胶的柔韧性和高水含量，开发出高度各向异性，强机械性能和导电的木材水凝胶。由于木材中排列的纤维素纳米纤维（CNF）与聚丙烯酰胺（PAM）聚合物之间的强键合和交联，木材水凝胶沿纵向显示出36MPa的高拉伸强度，分别比细菌纤维素水凝胶（7.2MPa）和非改性PAM水凝胶（0.072MPa）强5倍和500倍。由于其中具有带负电荷排列的CNF，木材水凝胶也是一种优秀的纳米薄膜导管，在低浓度下离子电导率高达5×10 ^-4 S cm^-1，可用于高选择性离子传输，类似于生物肌肉组织。

Kong W, Wang C, Jia C, et al. Muscle-Inspired Highly Anisotropic, Strong, Ion-Conductive Hydrogels[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201801934

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201801934

8. AM：碳化硼纳米线双功能作用-锂硫电池

Arumugam Manthiram课题组通过简单的催化剂辅助工艺，在碳纳米纤维上原位生长了碳化硼纳米线（B₄C@CNF）制得锂硫电池正极材料。作为化学锚定中心的B₄C纳米线提供强的多硫化物吸附性，同时，B₄C的催化作用增强了多硫化物转化的氧化还原动力学，有助于提高倍率性能。

Luo L, Chung S, Asl H Y, et al. Long‐Life Lithium–Sulfur Batteries with a Bifunctional Cathode Substrate Configured with Boron Carbide Nanowires[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804149

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804149

9. AEM：基于传统纸的大型导电纱线-超级电容器

Y. Heo等人研究出一种简单且可扩展的方法来制造具有大比电容的纱线型超级电容器，而且不需要传统的赝电容电极材料。纱线型超级电容器是由rGO和SWNT涂覆在韩国传统纸（KTP）上制成。由于rGO和SWNT之间的协同效应，rGO/SWNT@KTP材料展示出令人惊讶的电化学电容值（是rGO@KTP超级电容器的500倍）。在KTP上涂覆rGO和SWNT赋予复合膜良好的形态，使得其中的孔隙率增加并且平均孔径减小。纱线型rGO/SWNT超级电容器具有良好的机械强度，高柔韧性和优异的电化学性能。

Heo Y, Lee J W, Son Y, et al. Large-Scale Conductive Yarns Based on Twistable Korean Traditional Paper (Hanji) for Supercapacitor Applications: Toward High‐Performance Paper Supercapacitors[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201801854

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201801854

10. AEM：沥青碳的预氧化调谐微结构-钠离子电池负极

胡勇胜课题组采用了一种简便的预氧化策略来调节碳负极的微观结构以促进Na⁺的储存。选择沥青作为低成本和高碳产率的前体，在空气中进行简单的预氧化处理，使沥青在进一步的碳化过程中实现从有序到无序的有效结构转换。引入氧基官能团是实现高度无序结构的关键，不仅可保证低温预氧化过程中的交联，还可以抑制碳结构在高温下的熔化和重排。

Lu Y, Zhao C, Qi X, et al. Pre-Oxidation-Tuned Microstructures of Carbon Anodes Derived from Pitch for Enhancing Na Storage Performance[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201800108

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201800108

11. AEM：石墨烯-聚乙烯亚胺网络中硫的捕获和再分布-锂硫电池

Michael A. Pope课题组研究了一种制备高容量，高载硫的简单方法。当聚乙烯亚胺絮凝时，将溶解的硫与水混合形成的硫溶胶被捕获在GO片层间，低温水热处理后得到导电的，部分共价的复合材料。使用该方法，硫以高达75.7 wt％，高面积硫负荷（≈5.4 mg cm^-2）均匀分布。电极在0.15 C时250次循环中表现出可忽略的容量损失，0.75 C下810次循环中每次循环仅有0.028％的容量损失。

Ghosh D, Gad M, Lau I, et al. Trapping and Redistribution of Hydrophobic Sulfur Sols in Graphene–Polyethyleneimine Networks for Stable Li-S Cathodes[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201801979

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201801979

12. J. Phys. Chem. Lett.：无模板合成高产Fe掺杂CsPbX₃钙钛矿

Zou, S.等人通过反溶剂蒸汽辅助无模板方法成功合成高产Fe掺杂铯CsPbX₃超长微丝（MWs），其直径可达5微米，长度可达毫米。研究表明Fe掺杂MWs具有双光子荧光发射的质量高和非线性吸收系数大等优点。

Zou S, Yang G, et al. Template-Free Synthesis of High-Yield Fe-Doped Cesium Lead Halide Perovskite Ultralong Microwires with Enhanced Two-Photon Absorption[J]. Journal of Physical Chemistry Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b02127

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b02127