纳米人-前沿科技顶刊日报 20180913

前沿科技顶刊日报 20180913

纳米人纳米人 2018-09-13

1. Nat. Energy：13.2%效率的三元有机太阳电池

Zhou, Z.等人通过结合富勒烯和非富勒烯受体两种分子形成分级结构。这种结构由富勒烯PCBM分子形成的高速运输通道和复杂的非富勒烯的相分离网络组成，三元太阳能电池效率高达13.20％。载流子的生成和运输得到优化平衡，同时降低电压损失。该策略充分利用富勒烯和非富勒烯受体的各自优势，证明其在有机光伏领域的重要性。

Zhou Z, et al. High-efficiency small-molecule ternary solar cells with a hierarchical morphology enabled by synergizing fullerene and non-fullerene acceptors[J]. Nature Energy, 2018.

DOI: 10.1038/s41560-018-0234-9

https://doi.org/10.1038/s41560-018-0234-9

2. 鲍哲南/崔屹AM：弹性锂离子导体的双交联设计

目前固态电解质材料通常不能完全满足机械和电化学性能的要求，该团队首次在聚合物电解质中应用牺牲交联，设计了具有双共价和动态氢键交联的弹性锂离子导体，其具有更大的弹性同时不牺牲室温离子电导率。聚环氧丙烷弹性体（ePPO）通过静电共价键的组合提供弹性，酰胺基团之间的动态牺牲氢键可消除应力。选择聚醚胺前体是因为其可转化为氢键合酰胺，PPO主链形成无定形而不是由PEO形成的结晶域。将线性二胺引入以增加交联的分子量，降低了材料的模量并使纯聚合物的应变能力从250％增加到500％。将其用作Li/LiFePO₄电池的电解质和粘合剂，表现出稳定的操作性。全固态全电池在经过符合工业标准程序的折叠、切割、实验室规模的锤击试验后也能正常使用。

Lopez J, Sun Y, Mackanic D G, et al. A Dual-Crosslinking Design for Resilient Lithium‐Ion Conductors[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804142

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804142

3. JACS：有机笼内嵌Au纳米颗粒首次用于光催化领域

印度科学研究院的Partha Sarathi Mukherjee课题组设计合成了含N的有机笼，用于可控合成尺寸均一的Au纳米颗粒。该有机笼富含N元素，可有效捕获Au，形成内嵌的尺寸约为2 nm的Au纳米颗粒，该催化剂可以高选择性地催化硝基苯至偶氮苯。

Mondal B and Mukherjee P S. Cage Encapsulated Gold Nanoparticles as Heterogeneous Photocatalyst for Facile and Selective Reduction of Nitroarenes to Azo compounds[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b07767

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b07767

4. 北理工Angew.：新型半导体纳米晶工程制备技术

北京理工大学张加涛教授课题组深入理解了半导体纳米晶合成过程中的动力学问题，即硫醇配体和溶剂协同的阳离子交换动力学过程。基于以上理解，他们成功合成出了异价掺杂的ZnS-Ag量子点以及M@CdS核壳结构的纳米晶。

Bai B, Xu M, Zhang J, et al. Thiols and Solvents Coordinated Cation Exchange Kinetics for Novel Semiconductor Nanocrystal Engineering[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201807695

https://doi.org/10.1002/anie.201807695

5. AFM：多功能微型机器人用于细胞操作和药物传递

近年来，可以从周围环境中获取能量并将其转化为动力微型机械一直处于智能材料研究的前沿。由于它们的自我驱动机制使得它们已经被证明是非常有效的药物载体。Villa等人报道了多功能超顺磁性/催化微型机器人(PM/Pt微型机器人)用于细胞操作、抗癌药物装载并递送至乳腺癌细胞。这些PM/Pt微型机器人是由超顺磁聚合物粒子制造而成，并可以结合分子和生物材料。Pt层可以催化过氧化氢的分解为微型机器人提供动力。PM/Pt微型机器人既可以作为单独的机器人移动，也可以形成链来执行集体行动。PM/Pt微型机器人可以在不需要复杂表面功能化的情况下完成多项任务，这就大大拓展了其在生物医学领域的应用。

Villa K, Krejčová L, et al. Cooperative Multifunctional Self-Propelled Paramagnetic Microrobots with Chemical Handles for Cell Manipulation

and Drug Delivery[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201804343

https://doi.org/10.1002/adfm.201804343

6. 堪萨斯大学ACS Nano：可注射的治疗性纳米水凝胶

可注射的水凝胶具有许多优点，在药物输送和组织工程领域具有广泛的适用性。Basu等人报告了一种发具有持续药物释放特性的可注射水凝胶。采用两步凝胶法将DNA主干和硅酸盐纳米盘生成非共价结合的结构，形成物理交联水凝胶。第一步是通过利用DNA变性和重新杂交机制在相邻DNA链的互补碱基对之间形成氢键，从而开始相互连接的结构。二维硅酸盐纳米盘(nSi)的各向异性电荷分布使其在凝胶过程的第二步中成为一个活跃的中心。nSi通过静电与DNA主干的相互作用提高了水凝胶的机械弹性。在去除压力后，它们能迅速恢复形成自支撑结构。此外，纳米硅酸盐的存在可以也调节地塞米松(Dex)的释放。这一工作为基于DNA的纳米复合水凝胶的制备和应用提出了新的思路。

Basu S, Pacelli S, et al. Harnessing the Non-Covalent Interactions of DNA Backbone with 2D Silicate Nanodisks to Fabricate Injectable Therapeutic Hydrogels[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b02434

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02434

7. ACS Nano：具有超防腐性能的薄珍珠母仿生涂层

珍珠母的结构经过了数百万年的进化，可以抵抗各种外部影响。因此珍珠母仿生材料被是同时具有高强度和高韧性的优异材料。然而从防腐蚀的角度来看，对类珍珠母结构的认识还很有限。Zhang等人研究了仿生氧化石墨烯/环氧基树脂(NBGE)涂料的防腐性能。极化测量表明在3.5 wt %氯化钠溶液中，受NBGE涂层保护钢的腐蚀速率比纯环氧树脂涂层下的钢材要慢20倍。电化学阻抗谱测量揭示了氧化石墨烯层的重要性和作用。NBGE的防腐机理是通过涂层中穿插的氧化石墨烯层减少孔隙/缺陷，从而减缓由于O₂、H₂O和Cl^-的侵入而在钢层界面发生的化学反应。这一研究也为开发仿生防腐材料提供了新的策略。

Zhang Y, Tian J W, et al. Thin Nacre Biomimetic Coating with Super-Anticorrosion Performance[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b05183

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b05183

8. ACS Catal.：表面亲氧性提升HER

W. Luc等人发现，在HER反应中，其催化活性不仅仅收到表面H的结合能力影响，对于Cu基催化剂，其表面亲氧性对HER的影响不可忽略。他们在Cu中掺入Ti，Co, Ni等非贵金属元素，制备成合金催化剂，相比于纯Cu，其HER活性得到了大幅提升。DFT计算发现，表面H的结合能力不足以描述其活性的区别，只有在考虑表面亲氧性之后才可以较好的解释其活性差别。

Luc W, Chen J G, Jiao F, et al. Role of Surface Oxophilicity in Copper-Catalyzed Water Dissociation[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b01710

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b01710

9. ACS Catal.：Fe/FeO_x电催化N₂RR 8.3%FE

L. Hu等人将Fe金属箔在300 ℃中氧化后原位电还原处理后得到Fe/Fe₃O₄，该催化剂在磷酸缓冲溶液，-0.3 V (vs. RHE)电位下电还原N₂合成氨的法拉第效率高达8.29%。比Fe Foil高120倍，并且HER活性受到明显抑制。该金属/氧化物复合催化剂催化N₂RR活性同样高于Fe和FeO_x纳米颗粒。

Hu L, Feng X, et al. Ambient Electrochemical Ammonia Synthesis with High Selectivity on Fe/Fe Oxide Catalyst[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02585

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02585

10. Nano Energy: 类中国结电极设计用于Li-S电池

研究人员提出了一种用于Li-S电池的多功能中国结型电极设计，将空心NiCo₂S₄纳米管紧密交织，形成类中国结状。由1D纳米管构建的2D中国结网络的独特互连性使得电子能够快速传递。中空结构为硫的体积膨胀提供空间，并通过结构封装将LiPS限制在内部空间中。由于极性化学吸附能力，NiCo₂S₄可以有效地捕获LiPS，并将LiPS催化成Li₂S₂/Li₂S。此外，基于LiPS硫原子的诱导，Co离子低自旋和高自旋的转变为稳定和降低体系能量提供了电子方式，从而抑制了穿梭效应。该电极在0.1 C下有1348 mAh g^-1的高比容量，具有5 mg cm^-2的较高载硫量。