纳米人|前沿科技顶刊日报 20180823

纳米人

2018-08-23

1. Sci. Adv.：电化学组装的金属电极实现高效大面积钙钛矿光伏模块

与实验室规模的小面积钙钛矿太阳能电池（PSC）的性能相比，实现工业规模的大面积光伏模块必须没有任何显着的性能损失，这对PSC的实际应用来说是一个挑战。用于实现串联连接的高度复杂的图案化工艺（通常使用印刷或激光划线技术）导致模块的效率下降。Hong, S.等人开发出一种电化学图案化工艺的全新技术，并成功制造了高效率、大面积的PSC光伏模块。利用钙钛矿的固有离子传导特性，促使金属丝纳米电极的构筑，进而保证模块的单片串联互连。通过低温退火和全溶液处理得到的平面型PSC模块，总面积为9.06 cm²效率为14.0％，高几何填充系数（GFF）高达94.1％。

Hong S, et al. High-efficiency large-area perovskite photovoltaic modules achieved via electrochemically assembled metal-filamentary nanoelectrodes[J]. Science Advances, 2018.

DOI: 10.1126/sciadv.aat3604

http://advances.sciencemag.org/content/4/8/eaat3604.abstract

2. Chem. Soc. Rev.：实现废旧可充电电池的可持续和系统回收

Zhang, X.等人从可持续的角度提供可充电电池回收的系统概述，并归纳总结与电池回收相关的最先进的基础研究和工业技术，特别是锂离子电池回收。通过讨论和评估电池回收的寿命周期来介绍可持续性的概念。预测到大量废旧的动力电池的激增趋势，从经济，技术，环境和市场角度考虑其再利用。然后总结了电池回收的新机遇，挑战和未来前景。

Zhang X, et al. Toward sustainable and systematic recycling of spent rechargeable batteries[J]. Chemical Society Reviews, 2018.

DOI: 10.1039/C8CS00297E

http://dx.doi.org/10.1039/C8CS00297E

3. JACS：超大MOF笼吸附水蒸气

J. I. Choi等人以[Zr₆] (即[Zr₆O₄(OH)₄(CO₂)_n])作为节点，利用DMF原位水解形成的甲酸根作为配体，可以快速组装得到[Zr₆]₆环，[Zr₆]₆环可以进一步组装得到了{[Zr₆]₆}₈超大MOF笼。得益于该笼较为柔性的组装，以及其表面和内部大量极性基团，该笼在现实条件下便可以可逆地吸附空气中的大量水蒸气。

Choi J I, Chun H and Lah M S. Zirconium-Formate Macrocycles and Supercage: Molecular Packing versus MOF-like Network for Water Vapor Sorption[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06757

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06757

4. Nat. Commun.：SFG研究微观溶解动力学

对于固体的溶解过程，有别于传统宏观层面的研究，J. Schaefer等人应用vibrational sum frequency generation (V-SFG)这一表层（< 1μm厚）信息敏感的光谱技术，以高比表面SiO₂为例，仔细研究了固液界面微观层面溶解过程。他们发现，该溶解过程表现出自催化性质，但是界面层溶解离子过多则会进一步阻碍溶解进行，因此表现出S型溶解动力学曲线。在液体流动条件下，静态条件下需要几十个小时的溶解过程仅需十几分钟便可实现。

Schaefer J, Bonn M, et al. Evidence for auto-catalytic mineral dissolution from surface-specific vibrational spectroscopy[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-05762-9

https://www.nature.com/articles/s41467-018-05762-9

5. ACS Central Sci.：“柔性”MOF高压客体吸脱附可视化观测

H. Yang等发现Cd-MOF在高压下吸脱附CO₂的过程表现出类似于“门控”效应的现象——该MOF框架结构具有一定“柔性”，其孔道可以伴随CO₂吸脱附而开关。作者在室温高压条件下，借助于粉末XRD和单晶衍射原位观测了这一结构转化过程。

Yang H, Barbour L J, Zhou W, et al. Visualizing Structural Transformation and Guest Binding in a Flexible Metal–Organic Framework under High Pressure and Room Temperature[J]. ACS Central Science, 2018.

DOI: 10.1021/acscentsci.8b00378

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.8b00378

6. J. Catal.：单原子钯催化1，3-丁二烯选择性加氢

Huan Yan等用负载型的单原子Pd催化剂深入研究了1，3-丁二烯选择性加氢的机理。研究发现单原子Pd催化剂可以高选择性地催化1，3-丁二烯加氢至丁烯，加氢过程为非Horiuti-Polanyi机理，且临近Pd原子的O原子对于氢气的解离十分重要。

Yan H, Wu X, Lu J, et al. Understanding the underlying mechanism of improved selectivity in pd₁single-atom catalyzed hydrogenation reaction[J]. Journal of Catalysis, 2018.

DOI: 10.1016/j.jcat.2018.07.033

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2018.07.033

7. ACS Catal.：共轭聚合物光催化HER

Z. Wang等人研究了二苯并噻吩二氧化物dibenzothiophene dioxide共轭微孔聚合物Conjugated microporous polymers，DBTD-CMP在光催化HER反应中其交联基团长度反应速率之间的关系。他们发现，当交联共轭苯环较短时，HER活性最高，可达2460 μmol/h/g，进一步引入Pt可以提升至9200 μmol/h/g。

Wang Z, Jiang J, et al. Dibenzothiophene Dioxide Based Conjugated Microporous Polymers for Visible-Light-Driven Hydrogen Production[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02607

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02607

8. ACS Catal.：Co–CoO_x 高选择性费托合成醇

T. Chen等人制备了负载量为1 wt%和5 wt%的CeO₂纳米棒负载的Co催化剂，在费托合成反应中，Co₁/CeO₂催化制醇的选择性高达19.9%，比Co₅/CeO₂高一倍。研究发现，费托合成醇类化合物的活性位点为Co–CoO_x 界面，而CeO₂的金属载体强相互作用有效稳定了CoO_x，防止其被还原。CO在金属Co位点容易被裂解加氢生成CH_x，而Co^δ+位点则倾向于被活化后生成醇类。

Chen T, Xu J, Han Y, et al. Structure Evolution of Co–CoO_x Interface for Higher Alcohol Synthesis from Syngas over Co/CeO₂ Catalysts[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b00453

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b00453

9. ACS Catal.：分子筛孔道微环境控制选择性氢化

Y. Chai等人研究了不同种MFI型分子筛负载的Pd纳米颗粒在催化糠醛加氢反应中的产物选择性问题，发现silicalite-1, Na-ZSM-5和H-ZSM-5分别高选择性地得到了呋喃，呋喃甲醇和1,5-戊二醇。研究发现，不同孔道结构，会间接影响底物的吸附和Pd表面H物种的加氢能力，因而得到了不同的产物。

Chai Y, Li L, et al. Selectivity Modulation of Encapsulated Palladium Nanoparticles by Zeolite Microenvironment for Biomass Catalytic Upgrading[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02276

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02276

10. ACS Catal.：ZnMn_xCo_2–xO₄电子结构与催化氧化性能

T. Wang等人研究了不同Mn/Co比的尖晶石结构ZnMn_xCo_2–xO₄在催化CO氧化反应中的活性。Mn, Co两种元素都对催化氧化有贡献，当Mn/Co比为0.11时其活性最高。而其中Mn⁴⁺和Mn³⁺的比例是另外一个重要影响因素，该参数可以调控ZnMn_xCo_2–xO₄中八面体O吸脱附能量（不至于太牢无法反应，也不至于太弱影响重新填充），只有当O p带中心电子能量与费米能级距离适中时其活性最高（因而得到下图类似于火山型曲线活性关系）。作者认为Mn离子e_g占有率以及O离子p带中心与费米能级的关系可以共同用于描述ZnMn_xCo_2–xO₄的八面体O性质及其催化氧化性能。

Wang T, Yang Y, Xu Z J, et al. Identifying Influential Parameters of Octahedrally Coordinated Cations in Spinel ZnMn_xCo_2–xO₄ Oxides for the Oxidation Reaction[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02376

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02376

11. Adv. Sci.：清除ROS的材料用于对抗炎症和药物引发的毒性

尽管有大量的抗氧化剂可以用来治疗与氧化应激相关的疾病，但它们的临床转化仍然面临许多挑战。Li等人报道了一种基于超氧化物气化酶/过氧化氢模拟酶的同时结合了环糊精（TPCD）的材料，能够消除活性氧（ROS）。由此开发出的药物很容易被制成抗氧化，抗炎症和大小可调的纳米颗粒。TPCD纳米粒子（TPCD NP）有效地保护了巨噬细胞不被氧化应激诱导凋亡并且在三种不同类型炎症小鼠模型表现出良好的抗炎效果并且能保护小鼠免受药物引起的毒性危害，在体外和体内初步试验证明了TPCD NP的良好安全性。因此，TPCD可以进一步发展为治疗炎症和氧化应激相关疾病的可靠和安全的治疗平台。

Li L, Guo J, et al. A Broad-Spectrum ROS-Eliminating Material for Prevention of Inflammation and Drug-Induced Organ Toxicity[J]. Advanced Science, 2018.

DOI: 10.1002/advs.201800781

https://doi.org/10.1002/advs.201800781

12. Adv. Sci.：PDA递送发磷光铱复合物用于癌症的多模式诊疗

发磷光的铱复合物已经显示出了用于抗癌和显像的巨大潜力。多巴胺可以自我聚合形成聚多巴胺（PDA）的纳米粒子，表现出良好的生物相容性、近红外吸收和光热效应。Zhang等人将被β-环糊精功能化的PDA纳米粒子和被金刚烷修饰的三肽进行组合来靶向富含整合蛋白的肿瘤细胞。由此形成的PDA-CD-RGD纳米粒子可以递送发磷光的铱（III）复合体LysoIr形成一个诊疗平台。结果表明，LysoIr@PDA-CD-RGD可用于在体外和体内条件下进行靶向癌症光热/化学联合治疗以及热/光声/双光子磷光寿命成像。这一工作为构建多功能纳米复合材料提供了一种有用的策略。

Zhang D, Zheng Y, et al. Delivery of Phosphorescent Anticancer Iridium(III) Complexes by Polydopamine Nanoparticles for Targeted Combined Photothermal-Chemotherapy and Thermal/Photoacoustic/Lifetime Imaging[J]. Advanced Science, 2018.

DOI: 10.1002/advs.201800581

https://doi.org/10.1002/advs.201800581