纳米前沿顶刊日报20190126

纳米人

2019-01-26

1.崔屹&鲍哲楠Joule：基于醌的氧化还原介体促进Li-S电池中的Li₂S氧化

Li-S电池中，硫和Li₂S的绝缘性导致大的极化和低的硫利用率，而可溶性多硫化锂又造成穿梭效应，溶解-沉淀途径的氧化还原反应通过钝化反应活性界面导致电极结构的破坏，从而影响电池性能。斯坦福大学崔屹和鲍哲南团队向电解质中添加具有定制性质的醌的衍生物作为氧化还原介体（RM），促进Li₂S的氧化。通过调整醌衍生物的特定性质：氧化还原电位，溶解度和电化学稳定性，可以提高电池性能。研究发现，使用基于醌的RM可以有效防止死Li₂S的沉积，从而降低极化，延长循环寿命，实现了使用Li₂S微粒的Li-S电池的高效，快速和稳定。用定制的醌实现了Li₂S电极在0.5 C下的初始充电电位在2.5 V以下，随后的放电比容量高达1300 mAh g^-1。

Tsao Y, Lee M, Miller E C, et al. Designing a Quinone-Based Redox Mediator to Facilitate Li₂S Oxidation in Li-S Batteries. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.12.018

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30624-X

2.Ceder最新Joule：化学反应介导的界面设计用于固态钠金属电池

当采用碱金属负极时固态电池具有持续的安全性和高能量密度等优势。然而，大多数固态电池会与碱金属发生化学反应造成电池阻抗的持续增加。在本文中，研究人员采用化学反应诱导的策略来提高Na₃SbS₄固态电解质与金属钠之间的界面稳定性。第一性原理计算发现Na₃SbS₄固态电解质有一层保护性的水合物层，使得固态电解质与金属钠接触时持续产生钝化分解产物。这层保护性水化物是通过将Na₃SbS₄固态电解质暴露在空气中的实验而形成的。

Tian Y, et al. Reactivity-Guided Interface Design in Na Metal Solid-State Batteries. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.12.019

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30625-1?rss=yes

3.AM综述：负极界面工程和结构设计实现高性能Li-S电池

Li-S电池被视为高比能可充二次电池的最优选择。在之前的研究中，研究人员的重点放在解决多硫化物的穿梭、正极体积膨胀以及提高硫的导电性等问题上。然而，Li-S电池中负极的不稳定成为限制其性能提升的瓶颈。在本文中，作者对有关Li-S电池负极研究（包括金属锂负极、含碳负极以及合金负极等）进行了概括总结。基于上述几种负极，其负极界面工程及结构设计被认为是实现理想负极的两个重要方向。由于高反应性和循环过程中严重的体积膨胀，金属锂负极面临着严重的副反应以及结构变化等问题。电解液修饰形成的原位固态电解质界面以及非原位人工涂层能够有效增强金属锂负极的界面稳定性。采用合理设计的负极取代常规锂箔不仅能够抑制锂枝晶的生长，同时还能够延缓金属锂负极的失效。

Zhao Y, et al. Anode Interface Engineering and Architecture Design for High‐Performance Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201806532

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806532

4.江南大学AM综述：人工手性探针材料及其生物应用

手性无机纳米材料的发展极大地促进了纳米科学中对于手性材料的研究。而人工手性纳米材料也在手性催化、不对称合成、手性生物传感等一些天然手性分子不适应的领域具有很好的应用前景。Hao等人综述讨论了近十年来对于手性材料的生物应用，尤其是在生物传感、生物标记和生物成像等领域；对单一手性纳米结构(如手性半导体纳米颗粒和手性金属纳米颗粒)或手性组装材料的应用研究进展进行了介绍。

Hao C L, Xu L G, et al. Artifcial Chiral Probes and Bioapplications. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201802075

https://doi.org/10.1002/adma.201802075

5.AFM：生物可降解多氨基糖苷包覆自杀基因工程化的慢病毒用于提高治疗神经胶质瘤的效果

慢病毒(Lv)在医学领域得到了越来越多的应用和研究。Fan等人通过Lv核与还原响应的超支化聚氨基糖苷(SS-HPT)之间的静电相互作用设计了一种新型杂化纳米载体材料 (SS-HPT/Lv)。与商用的增效转染试剂聚凝胺相比，SS-HPT具有更好的生物安全性。此外，其具有适当的纳米颗粒大小和正表面电位都有助于其被细胞内吞。在治疗应用方面，慢病毒载体可以与宿主染色体整合从而产生永久性转基因表达，因此SS-HPT/Lv的转导效率有明显提高。SS-HPT/ Lv介导的胞嘧啶脱氨酶/5-氟胞嘧啶自杀基因治疗系统具有很强的抗肿瘤作用，可以延长神经胶质瘤大鼠的生存时间。这种混合型纳米载体策略将为开发治疗恶性肿瘤的基因载体开辟一条新的途径。

Fan W H, Shao M Y, et al.A Hybrid Nanovector of Suicide Gene Engineered Lentivirus Coated with Bioreducible Polyaminoglycosides for Enhancing Therapeutic Effcacy against Glioma. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI:10.1002/adfm.201807104

https://doi.org/10.1002/adfm.201807104

6.ACS Energy Lett.：多种阳离子掺杂的NCM811正极材料的结构与电化学观点

层状高镍正极是用于电动汽车领域的高比能锂离子电池的有力候选材料。高镍正极材料的结构和循环稳定性可以通过掺杂少量多价阳离子来进行改善。在本文中，研究人员采用自上而下的方法对Mg²⁺、Al³⁺、Si⁴⁺、Ti⁴⁺、Zr⁴⁺、Ta⁵⁺等阳离子掺杂的方法学进行了研究。在实验过程中，正极材料被含有掺杂剂的浆料层所包裹，然后掺杂阳离子会在后续的极端高温煅烧下通过扩散进入材料体相。这里所描述的掺杂方法学适用于高镍正极材料电化学性能的改善，并同时适用于多种掺杂剂。

Weigel T, et al. Structural and Electrochemical Aspects of LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ Cathode Materials Doped by Various Cations. ACS Energy Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02302

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.8b02302

7.ESM：无定形FeVO₄作为钾离子电池负极材料

钾离子电池作为一种潜在的低成本储能体系而吸引了众多关注。到目前为止，文献中所报道的钾离子电池负极材料主要限于含碳材料，高容量的金属氧化物材料研究甚少。在本文中，研究人员发现无定形的FeVO₄可以作为钾离子电池负极材料。这种无定形材料相比其晶态对照组表现出更高的储钾容量和更加优异的循环稳定性。研究人员认为无定形FeVO₄中的电荷存储是由表面电容效应和扩散控制的离子脱嵌共同贡献的。但是和传统的转化反应不同的是，FeVO₄在脱嵌钾之后不会生成金属Fe和V，而是形成纳米尺寸的晶态氧化物。

Niu X, et al. Amorphous FeVO₄ asa Promising Anode Material for Potassium-ion Batteries. Energy Storage Materials,2019.

DOI: 10.1016/j.ensm.2019.01.011

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718313825?dgcid=rss_sd_all

8.Doron Shabat最新Chem. Sci.：利用超分子络合增强光发射用于生物成像的化学发光探针

在生物成像中，化学发光比荧光更有优势，因为化学发光不需要外部光源。Gnaim等人将苯氧基-金刚烷基-1, 2二恶烷探针与三甲基β-环糊精进行了包封。结果表明主-客体形成络合物的比例为1：1。与非络合的探针相比，络合物在生理条件下可以显著增强探针的化学发光强度。这种络合过程可以通过能量转移激发共轭染料荧产生发射光。该包合物的发光强度约为未络合探针的1500倍。这也是首次利用化学发光超分子二氧化戊烷探针去获得细胞显微图像，并通过酶活性和生物分析物的体外和体内成像展示了这些超分子复合物的应用价值。

Gnaim S, Scomparin A, et al. Light Emission Enhancement by Supramolecular Complexation of Chemiluminescence Probes Designed for Bioimaging. Chemical Science, 2019.

DOI: 10.1039/C8SC05174G

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c8sc05174g#!divAbstract