纳米前沿顶刊日报20190226
纳米人 纳米人 2019-02-25

1. 斯克利普斯研究所Science:锂电给的灵感!规模化且安全的有机电还原合成

还原电合成在大规模复杂有机基材的应用中面临长期挑战。受锂离子电池技术的过充电保护剂(三(吡咯烷基)磷酰胺)的启发,美国斯克利普斯研究所的菲尔·巴兰(Phil S. Baran)课题组首次结合了该过充电保护剂,和牺牲阳极材料(镁或铝)以及绿色环保廉价的水溶性质子源(二甲基脲),实现了用于药物相关结构单元的克级规模的合成。研究表明,相对于传统的电化学和化学溶解金属还原而言,这些实验条件极具高水平的官能团耐受性。同时,相同的电化学条件可以应用于其他溶解金属型还原转化,包括McMurry偶联,还原酮脱氧(reductive ketone deoxygenations)和环氧化物开环。该策略具有广泛的普适性。

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Peters B K, Rodriguez K X, Reisberg S H, et al. Scalable and safe synthetic organic electroreduction inspired by Li-ion battery chemistry. Science, 2019.

DOI: 10.1126/science.aav5606

http://science.sciencemag.org/content/363/6429/838

 

2. KAUST最新Joule:一石二鸟!14%效率的三元有机太阳能电池

阿卜杜拉国王科技大学的Derya Baran联合多个课题组报告了一种高效三元有机太阳能电池。通过在PTB7-Th:IEICO-4F共混物中掺入10 wt%的BIT-4F-T,与二元器件相比,三元共混物的器件效率可达14.0%。BIT-4F-T混合物中的高光电流起源于自供体组分的互补吸收曲线,以及从BIT-4F-T到PTB7-Th的空穴转移。研究表明,添加BIT-4F-T不仅可以作为敏化剂,还可以作为固体加工助剂,有利于电荷的产生和运输。在不同的非富勒烯和富勒烯OSC中观察到第三组分的作用。研究结果证实了优选第三组分(双重敏化和加工助剂效应)是一种提高器件的有效策略。

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Song X, Gasparini N, Nahid M M, et al. Dual Sensitizer and Processing-Aid Behavior of Donor Enables Efficient Ternary Organic Solar Cells. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.01.009

http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2019.01.009

 

3. 意大利理工学院Chem:在空气中印刷制备!高灵敏度钙钛矿光探测器

意大利理工学院Annamaria Petrozza课题组提出了一种简单的低温方法,用于合成基于亚微米级粒子和可调带隙的MAPbI3钙钛矿墨水。在空气中,采用大面积涂布技术印刷平面光电导体的光活性层。当表面陷阱用PCBM钝化时,该光探测器具有高光电导增益(蓝色超过200)、降低噪音会产生创纪录的特定检测率。由于器件结构简单和工艺简易,可印刷光探测器就能与现有技术相媲美,未来将会大有可为。

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Venugopalan V, Sorrentino R, Topolovsek P, et al. High-Detectivity Perovskite Light Detectors Printed in Air from Benign Solvents. Chem, 2019.

DOI: 10.1016/j.chempr.2019.01.007

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30031-2?rss=yes

 

4. 同济大学等Nature Commun.:高效柔性热电材料!

导电聚合物和导电聚合物基复合材料是目前柔性热电材料的研究的热点,然而,获得类似于无机物的高热电性能依然是一个巨大的挑战。南方科技大学Jiaqing He、中科院上海硅酸盐研究所Lidong Chen、同济大学Kefeng Cai团队合作,报道了一种具有高热电性能的柔性热电材料。

 

研究团队在柔性尼龙膜上构建了一种n型Ag2Se薄膜,在300 K时具有高达~987.4±104.1 μWm-1K-2的超高功率因数,并具有出色的柔韧性(在1000次弯曲循环后,原始电导率保持率约93%)。 研究人员将其优异的柔性归因于尼龙膜和Ag2Se薄膜的协同效应,Ag2Se薄膜与许多高纵横比的Ag2Se晶粒交织在一起。基于此复合膜设计的4个单壁组成的热电原型器件在30 K的温差下分别产生18 mV电压和460 nW的最大功率。

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Ding Y, Cai K, Chen L, et al. High performance n-type Ag2Se film on nylon membrane for flexible thermoelectric power generator. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08835-5

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08835-5#auth-1

 

5. 牛津&厦大Nature Commun.:乙炔氢氯化,“铈”在必行

用Au基催化剂代替毒性的Hg基催化剂,对于乙炔氢氯化的工业生产及应用有至关重要的影响,如何开发高活性且高稳定性的Au基催化剂应用于乙炔氢氯化反应也是当前一个重要的课题。近日,牛津大学Shik Chi Edman Tsang教授课题组和厦门大学袁友珠教授课题组强强合作,研发了一种Au/CeO2/AC催化剂,在乙炔氢氯化反应中取得了突破性进展。

 

研究表明,该催化剂中Au的负载量低至0.1wt%,却表现出超高乙炔氢氯化活性,有望大幅降低商业生产成本;另外,该催化剂具有超高的稳定性,可持续催化3000 h以上。理论计算和相关表征表明,CeO2在其中表现出不可替代的作用,首先防止了活性中心Au(0)的聚集和失活;然后Ce(IV)/Ce(III)的存在可以实现催化剂的动态实时修复,维持长久的高催化活性。

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Ye L, Duan X, Wu S, et al. Self- regeneration of Au/CeO2based catalysts with enhanced activity and ultra-stability for acetylene hydrochlorination. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08827-5

https://doi.org/10.1038/s41467-019-08827-5

 

6. 谢毅&张晓东JACS:表面缺陷促进生成超氧自由基用于光催化选择性氧化

光催化氧化反应可以生成许多具有高附加值的有机中间体,目前面临的最大挑战是光催化氧化过程的高不可控性导致该反应具有低的转化效率和选择性。在以光生活性氧物种为氧化剂的选择性氧化中,化学家可以通过调控氧的活化来调控选择性。有鉴于此,中科大谢毅院士和张晓东研究员团队采用β-In2S3纳米片为模型体系,他们发现β-In2S3纳米片表面的S空穴可以优化O2活化涉及的载流子。由于S空穴可以增强电子分离和传输,具有S空穴的β-In2S3纳米片在可见光照下可以将O2活化成超氧自由基,从而高选择性高转化率的将乙醇氧化成乙醛。

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Sun X, Zhang X, Xie Y, et al. Enhanced Superoxide Generation on Defective Surfaces for Selective Photooxidation. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13051

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13051

 

7. 哥伦比亚大学Angew.:Li2S8在安全的共晶溶剂中完全溶解为Li2S--锂硫电池

锂硫电池中硫正极大的体积变化和Li2S2/Li2S不可控的沉积严重恶化了循环寿命并增加了电压极化。为解决该问题,哥伦比亚大学Yuan Yang课题组开发了一种基于ε-己内酰胺/乙酰胺的共晶溶剂电解质,它可以溶解所有的多硫化锂和硫化锂(Li2S8-Li2S)。采用这种新型电解液,可实现高比容量(1360 mAh·g-1)和合理的循环稳定性。此外,与具有低闪点(~2 ℃)的常规醚电解质相比,这种低成本的共晶溶剂基电解质难以点燃,因此可以显著提高电池安全性。

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Cheng Q, Xu W, Qin S, et al. Full Dissolution of Li2S8 to Li2S in Safe Eutectic Solvent for Rechargeable Lithium‐Sulfur Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201812611

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201812611

 

8. 张银龙&李一叶&聂广军AM:仿生MOF材料用于抗血管生成和光动力治疗

光动力疗法(PDT)是一种很有前途的抗癌疗法,在临床上被广泛应用于不同类型的肿瘤。然而,PDT也存在一些问题,包括肿瘤组织中过量谷胱甘肽(GSH)的中和作用及其引发的促血管肿瘤生成反应。Min等人开发了一种多功能PDT纳米药物,它具有靶向肿瘤,清除GSH和抗血管生成等性能。实验采用卟啉型Zr金属有机骨架纳米颗粒作为光敏剂和血管内皮生长因子受体2 (VEGFR2)抑制剂阿帕替尼的载体。随后该纳米颗粒被包裹在MnO2中以消耗瘤内的GSH,最后用肿瘤细胞膜对其进行“伪装”。实验证明在静脉给药后,这种纳米颗粒会通过仿生修饰介导的均型靶向来选择性地在肿瘤内聚集,实现增强的PDT与抗血管生成的联合治疗,最终显著提高抑制肿瘤的效果。

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Min H, Wang J, et al. Biomimetic Metal-Organic Framework Nanoparticles for Cooperatively Combination of Antiangiogenesis and Photodynamic Therapy for Enhanced Efficacy. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808200

https://doi.org/10.1002/adma.201808200

 

9. AM综述:透明质酸基纳米材料用于响应刺激的成像和治疗

开发能够治疗多种疾病,和响应刺激的纳米材料是目前一大研究热点。虽然目前已有一些纳米材料具有这些性能,但它们往往十分复杂,不容易在工业规模进行生产和实现临床转化。而基于透明质酸的纳米材料则为降低这类材料的复杂性提供了一种很好的策略,同时也引入了一些新的优点,如主动靶向和响应刺激的降解等等。Choi等人对透明质酸的基本性质,结合对象以及透明质酸酶降解透明质酸的途径和氧化应激进行了讨论;综述了近年来关于响应刺激来进行成像和治疗应用的透明质酸基纳米材料的研究进展。

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Choi K Y, Han H S, et al. Hyaluronic Acid–Based Activatable Nanomaterials for Stimuli-Responsive Imaging and Therapeutics: Beyond CD44-Mediated Drug Delivery. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201803549

https://doi.org/10.1002/adma.201803549

 

10. Nano Lett.:间充质干细胞/纳米球复合药物递送平台用于胶质瘤的联合治疗

间充质干细胞(MSC)因其具有良好的靶向肿瘤能力在肿瘤治疗中得到了越来越广泛的应用。然而,其在靶组织中的滞留时间短以及有限的负载选择则严重阻碍了MSC在癌症治疗中的进一步应用。Suryaprakash等人制备了一种间充质干细胞/纳米球复合药物递送平台来解决这些问题。该平台可以靶向胶质母瘤细胞并进行药物递送。体内治疗实验证明,与单一MSC方法相比,这种复合纳米平台在肿瘤组织中表现出更长的滞留时间,从而对异位胶质母细胞瘤小鼠具有更好的肿瘤抑制能力。

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Suryaprakash S, Lao Y H, et al. Engineered MSC/Nanomedicine Spheroid as an Active Drug Delivery Platform for Combinational Glioblastoma Therapy. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04697

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04697

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