纳米前沿顶刊日报20190203

纳米人

2019-02-04

1.Nature Commun.：通过孔隙协调设计实现最大体积容量用于大体积变化的锂电Si负极

韩国蔚山国家科学技术学院（UNIST）通过结合实验数据和模拟计算，以CVD工艺设计大孔石墨（MG），提出了大孔协调石墨-硅复合材料（MGS）。由于碳预填充（碳阻挡）所以在中孔上没有Si层，因此在循环期间保持形态完整并且没有开裂和接触损失，并很好地适应了选择性位于内部大孔上的Si层的体积膨胀。（解释一下，在介孔壁上没有Si的填充，在大孔内表面有Si层。）与工业电极制造条件下的常规石墨相比，这种独特的结构使电极膨胀最小化。该负极材料在半电池中具有高比容量（527 mAh g^-1）和初始库仑效率（93％），全电池中100次循环后实现了比常规石墨（361.4 mAh cm^-3和1376.3 Wh L^-1）更高的容量（493.9 mAh cm^-3）和能量密度（1825.7 Wh L^-1）。

Ma J, Sung J, Hong J, et al. Towards maximized volumetric capacity via pore-coordinated design for large-volume-change lithium-ion battery anodes. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-018-08233-3

https://www.nature.com/articles/s41467-018-08233-3

2.北化Angew.：活性氧增强Li金属在超薄层状双氢氧化物上的均相成核

Li金属负极的安全开发对于下一代可充电电池至关重要。为稳定Li金属负极，在锂亲水性基底上预先制备Li成核种子是一种调节锂金属初始成核过程的有效策略。北京化工大学Mingfei Shao课题组开发了一种活化的超薄层状双氢氧化物（U-LDH）作为亲嗜性2D材料，即基于U-LDH的富含“活性氧”的表面（U-LDH-O），以调节Li金属的沉积/溶解，从而实现Li金属的均匀沉积。

研究者通过简便的电化学策略对ULDH界面进行诱导，有效产生活性氧，从而有利于Li的均匀成核和致密生长以及有效的枝晶抑制。实验和DFT计算表明LDH表面上原子级暴露的活性氧在热力学上有利于Li原子的吸附，因此充当Li均匀成核和沉积的原子级活性位点。超薄结构促进了Li成核活性位点的充分暴露，并保证了LDH-O与导电基底之间的快速电子转移。此外，活性氧的亲嗜性也与其配位环境有关。该工作为基于2D超薄材料的原子级Li成核提供了更准确的调节和理解。

Li Z, Liu K, Fan K, et al. Active oxygenen hanced homogeneous nucleation of Li‐metalon ultrathin layered double hydroxide. Angewandte Chemie International Edition,2019.

DOI: 10.1002/anie.201814705

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814705

3.北航Angew.：光催化制备Cu-Ni-Fe氢氧化物非晶纳米笼用于OER

北航Lin Guo和Lidong Li团队报道了均匀的无定形纳米笼CuNi-Fe氢氧化物（AN-CuNiFe）作为高效的OER电催化剂。AN-CuNiFe是通过独特的光催化过程合成的，其中Cu₂O@无定形纳米笼NiFe(OH)_x作为前体(Cu₂O@AN-NiFe)。该电催化剂在碱性溶液中对OER具有非常高的电催化活性，在10 mA cm^-2的玻碳电极(GC)上具有224 mV的过电位，Tafel斜率为44 mV dec^-1，在300 mV的过电位时TOF值高达3.3 s^-1。当催化剂负载低至25 μg cm^-2时，GC上的AN-CuNiFe在300 mV过电位下获得了极高的质量活性1464.5 Ag^-1，这是迄今为止OER的最高质量活性。该合成策略可以开辟一条全新的途径来制备铜基三元无定形纳米笼，以大大增强OER反应。     

Cai Z, Li L, Zhang Y, et al. AmorphousNanocages of Cu-Ni-Fe Hydr(oxy)oxide Prepared by Photocorrosion For Highly Efficient Oxygen Evolution Reaction. Angewandte Chemie International Edition,2019.

DOI: 10.1002/anie.201812601

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201812601

4.南洋理工AM：可代谢的半导体聚合物纳米颗粒用于近红外II光声成像

近红外II (NIR-II)区(1000 -1700 nm)光声(PA)成像由于减少了光散射和组织吸收，因此在深部组织诊断领域具有很好的前景。然而，由于缺乏生物可降解的NIR-II造影剂，这种无创成像技术的应用也受到了很大的限制。Jiang等人报道了系列基于半导体聚合物纳米颗粒(SPNs)的可代谢的NIR-II PA造影剂。这种SPNs易被吞噬细胞中的髓过氧化物酶和脂肪酶降解，进而由非荧光纳米颗粒(30 nm)转化为近红外荧光超小的可代谢产物(1 nm)。因此这些纳米制剂经系统给药后可通过肝胆和肾脏代谢有效地清除出体外。SPNs具有很高的光热转换效率，可以在1064 nm处发出强的PA信号，因而能够在低剂量下通过活体动物完整的颅骨对皮下肿瘤和深部脑血管进行NIR-II PA成像。

Jiang Y Y, Upputuri P K, et al. Metabolizable Semiconducting Polymer Nanoparticles for Second Near-Infrared Photoacoustic Imaging. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808166

https://doi.org/10.1002/adma.201808166

5.王浩＆徐万海AM：在肿瘤细胞膜上进行肽自组装用于对肾细胞癌的敏化化疗

肾细胞癌(RCC)因其固有的耐药特性，目前临床上还不能采用化学治疗。因此，提高癌细胞对于化疗的敏感程度在肾细胞癌的治疗和提高患者生存率中具有至关重要的作用。Wang等人采用识别-反应-聚集(RRA)级联策略，在肾癌细胞膜上原位构建基于肽的上层结构，使细胞膜的通透性受到特异性干扰，进而在体外和体内增强其对化学药物敏感性。P1-DBCO可以通过靶向碳酸酐酶IX来特异性识别肾癌细胞。实验随后引入P2-N3，它可与P1-DBCO发生反应形成肽P3，而肽P3的疏水性很强可以聚集成上层结构。保留在细胞膜上的上层结构会扰乱膜的完整性和通透性，使更多的阿霉素(DOX)被肾癌细胞吸收。实验结果也证明利用RRA策略可以显著抑制异种移植肿瘤的生长。

Wang Z Q, An H W, et al. Addressable Peptide Self-Assembly on the Cancer Cell Membrane for Sensitizing Chemotherapy of Renal Cell Carcinoma. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201807175

https://doi.org/10.1002/adma.201807175

6.何祝兵AM：三苯基氧化膦修饰SnO₂, 提高钙钛矿太阳能电池性能

南方科技大学的何祝兵课题组通过简单，空气稳定且成本有效的三苯基氧化膦分子实现SnO₂掺杂。研究发现，电子从R₃P⁺-O^-σ-键转移到外围Sn原子而不是和表面上直接相互作用的原子。这意味着那些电子可以离域。研究表明，这种掺杂效应促进SnO₂导电率的提高和功函数的下降，使内建场从0.01增加到0.07 eV，并且在SnO₂ /钙钛矿界面处将能垒从0.55降低到0.39 eV，从而将钙钛矿太阳能电池的效率从19.01％提高到20.69％。

Tu B, et al. Novel Molecular Doping Mechanism for n-Doping of SnO₂ via Triphenylphosphine Oxide and Its Effect on Perovskite Solar Cells. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201805944

https://doi.org/10.1002/adma.201805944

7.韩国化学技术研究所Adv. Sci.：卷对卷加工柔性钙钛矿太阳能电池

可扩展沉积工艺的开发对于实现柔性钙钛矿太阳能电池(PSC)的卷对卷 (R2R)生产至关重要。凹版印刷是一种很有前途的候选材料，其优点在于使用R2R工艺直接印刷具有任意形状和尺寸的所需层。韩国化学技术研究所(KRICT) Jangwon Seo课题组通过凹版印刷加工出了柔性PSC。优化印刷油墨和加工参数以获得平滑和均匀的薄膜。通过降低表面张力均匀地印刷SnO₂电子传输层、钙钛矿层和spiro空穴传输层。全凹版印刷器件的效率为17.2％。并尝试扩展性更强的“两步法”制备器件，通过部分的R2R加工步骤，器件最终获得9.7%的效率。

Kim Y Y, et al.Gravure-Printed Flexible Perovskite Solar Cells: Toward Roll-to-Roll Manufacturing. Advanced Science, 2019.

DOI: 10.1002/advs.201802094

https://doi.org/10.1002/advs.201802094

8.中国药科大学邢磊＆蒋虎林AFM：通过双药纳米颗粒调节细胞内氧水平来增强光动力治疗

氧在肿瘤的光动力治疗中起着至关重要的作用。而肿瘤内的乏氧微环境则严重降低了PDT的治疗效果。Fan等人通过使用小于50纳米的双药物纳米颗粒(NPs)来切断氧消耗途径，以减弱乏氧诱导的对PDT的耐药性，进而提高PDT的效率。双药NPs可以包封光敏剂(PS维替泊芬(VER)和氧调节剂阿托伐醌(ATO)，并且深入肿瘤内部区域，有效地将双药递送到肿瘤组织中。然后，NPs释放的ATO可以通过抑制线粒体呼吸链有效降低细胞耗氧量，进一步增高VER在乏氧肿瘤中产生更多的¹O₂。随着肿瘤细胞氧含量的上升和激光照射的条件下，双药NPs在体内外均表现出显著的抗肿瘤的PDT作用。

Fan Y T, Zhou T J, et al. Modulation of Intracellular Oxygen Pressure by Dual-Drug Nanoparticles to Enhance Photodynamic Therapy. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201806708

https://doi.org/10.1002/adfm.201806708