JACS/Angew 9篇,郑南峰、吴屹影、陈经广、林志群、卜显和等成果速递丨顶刊日报20190518
纳米人 纳米人 2019-05-18
1. JACS:准分子介导的自组装供体-受体染料在金属氧化物上的分子间电荷转移

当共轭分子在半导体表面上自组装时,由共轭部分之间的电子耦合产生的出现性质在光电化学和光电子器件的界面电子转移动力学中是重要的。吴屹影团队通过一系列表征手段研究三苯胺-低聚噻吩-苝单酰亚胺(PMI)分子在金属氧化物表面上的自组装,并报道了由于相邻染料分子之间的PMI单元的π-π相互作用而形成的受激准分子。当共轭供体-受体分子形成自组装单层(SAM)时,首次观察待了分子间受激准分子形成。此外,观察到长寿命(4.3 μs)分子间电荷分离,并提出了一种新的准分子介导的分子间充电器转移(EMI-CT)机制。该工作表明,通过染料分子的设计,激发的复合物或聚集体可以提供减慢利用供体-受体二元分子的光电极中的重组速率的途径。


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Yu, Y. et al. Excimer-Mediated IntermolecularCharge Transfer in Self-Assembled Donor-Acceptor Dyes on Metal Oxides. Journalof the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b03729

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03729


2. JACS:调节关键变量和可视化锂枝晶生长

尽管锂金属被视为可充锂电池最为理想的负极材料,但是人们有关复杂的锂沉积机理的有限理解严重限制了金属锂负极的广泛应用。因此,采用原位手段帮助理解相关过程的复杂沉积机理十分迫切。在本文中,康奈尔大学的Joel D. BrockHector D. Abruna等采用同步加速器X射线成像方法来观察操作状态下锂沉积-剥离情形的演变,更重要的是在实际电池操作条件下为锂沉积形态演变提供了新的观点。他们还研究了关键电池工作参数如锂盐浓度、电流密度、离子强度、多种电解液与添加剂等对锂沉积行为的影响。


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Seung-Ho Yu, Joel D. Brock, Hector D. Abrunaet al. Regulating Key Variables and Visualizing Lithium Dendrite Growth: AnOperando X-ray Study. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13297

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13297


3. JACS:Cu2催化剂协同作用催化甲酸脱氢

甲酸脱氢制氢气是非常重要的研究课题。近日,日本奈良女子大学Takayuki Nakajima、TomoakiTanase团队采用线性四膦配体Ph2PCH2P(Ph)(CH2)4P(Ph)CH2PPh2 (meso–L4)合成了[Cu63–H)2(meso–L4)3(RNC)4](PF6)4 (R= tBu, Cy)团簇。研究发现,当该团簇用于催化甲酸脱氢制氢气时,该团簇可转化为[Cu2(O2CH)(meso–L4)(RNC)2]+团簇。而[Cu2(O2CH)(meso–L4)(RNC)2]+ 能高效催化甲酸脱氢反应,该团簇上四齿膦配体和异氰酸酯配体上的不对称的双核铜位点对高效催化催化甲酸脱氢至关重要。


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Takayuki Nakajima*, Tomoaki Tanaseet al. Synergistic Cu2 Catalysts for Formic AcidDehydrogenation. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b03532

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03532


4. JACS:非贵金属掺杂的Ag纳米团簇Cd12Ag32(SePh)36

近年来有许多另一种贵金属掺杂的配体保护的贵金属纳米团簇(如Au和Ag)的报道,但非贵金属(如Cd)掺杂的贵金属团簇却鲜有报道。近日,韩国基础科学研究院Taeghwan Hyeon厦门大学郑南峰芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen等团队合作,采用膦辅助的方法合成了Cd掺杂的Ag团簇Cd12Ag32(SePh)36。该团簇具有紫外-可见特征吸收峰和罕见的近红外(NIR)(~1020 nm)光致发光特性。X射线单晶结构分析发现,该团簇具有一个不对称的双壳层Ag4@Ag24金属核,外围有四个非平面Cd3Ag(SePh)9金属配体框架保护。此外,电子结构分析表明该簇是一个20电子的“超原子”,DFT计算表明其手性光学响应可与著名的Au38(SR)24团簇相媲美。


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Megalamane S. Bootharaju, Hogeun Chang, HannuHäkkinen, Nanfeng Zheng,* Taeghwan Hyeon*, et al. Cd12Ag32(SePh)36:Non-Noble Metal Doped Silver Nanoclusters. Journal of the AmericanChemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b03257

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03257


5. Angew:Dy76团簇:Ln系团簇双纳米柱熔融模型

尽管在合成大的镧系团簇方面已经取得了很大的成就,但新的结构模型还很缺乏。近日,南开大学卜显和等多团队合作,报道了由[Dy33-OH) 4]和[Dy54-O)(μ3-OH) 8]构建单元构成的镧系元素团簇Dy76。Dy76团簇是已报道的最大Dy簇,其结构可看做由两个Dy48团簇融合而成,可以在不同的合成条件下进行分离,并用单晶X射线衍射对其进行表征。在Ln系团簇中尚未发现这种柱状融合结构模型。此外,Dy76可以成功转化为Dy48,进一步支持了所提出的Dy76熔融形成机制。电喷雾电离质谱(ESI-MS)分析表明,Dy76的金属簇骨架在各种溶剂中具有良好的稳定性。


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Xiao-Yu Li, Xian-He Bu*, et al. A GiantDy76 Cluster: A New Fused Bi-Nanopillar Structural Model inLanthanide Clusters. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903817

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903817


6. Angew:无铅钙钛矿纳米晶综述

近年来,用于太阳能电池,发光二极管,激光器和光电探测器的卤化铅钙钛矿纳米晶体(NCs)的合成已经取得了快速进展。它们具有一系列优异的光学,激子和电荷传输特性,包括出色的光致发光量子产率(PLQY)和可调谐光学带隙。然而,有毒元素铅阻碍了钙钛矿器件商业化的应用。为了解决毒性问题,最近的研究工作一直致力于开发无铅卤化钙钛矿(LFHP)NC。

 

近日,陕西科技大学Jianzhong Ma佐治亚理工学院林志群以及复旦大学Juan Peng研究团队全面概述了目前探索的LFHPNC,重点讨论了它们的晶体结构,合成,光学性质和环境稳定性(例如,UV,耐热和耐湿性)。此外,还讨论了增强LFHP NC光学性质和稳定性的策略以应用。从他们的特性和当前挑战的角度,研究人员展望了这个快速发展的领域中未来发展方向,以实现更高质量的LFHP NC,用于更广泛的基础研究和实际应用。


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Fan, Q. Ma, J. Lin, Z. Peng, J. et al.Lead-Free Halide Perovskite Nanocrystals: Crystal Structures, Synthesis,Stabilities, and Optical Properties. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI:10.1002/ange.201904862

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201904862


7. Angew:富含缺陷的Bi纳米片高效电催化固氮

电化学固氮走向实际应用极具挑战,需要合理的设计电催化材料活性中心。近日,吉林大学Jun-min Yan哥伦比亚大学Jingguang G. Chen等多团队合作研究发现,半金属铋(Bi)与吸附H结合不良,有利于提高选择性和产率,可能是电催化固氮的良好材料,并通过低温等离子体轰击技术合成了富含缺陷的Bi纳米片用做无贵金属高效电催化固氮催化剂。实验发现,富含缺陷的Bi(110) 纳米片在环境条件下、水相中电催化固氮NH3产率可达5.453 μg mg-1 h-1,法拉第效率为11.68%(-0.6 V vs. RHE)。


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Yue Wanga, Miao-miao Shia, Di Baob, Fan-luMenga, Jingguang G. Chen,* Jun-min Yan*, et al. Generating Defect-RichBismuth for Enhancing Rate of Nitrogen Electroreduction to Ammonia. Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903969

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903969


8. Angew:形态学工程制备高活性高稳定性的选择性CO甲烷化Ru/TiO2催化剂

Ru/TiO2催化剂具有高的在CO2和富H2重整产物中选择性将CO甲烷化的活性,但在反应过程中会不断失活。近日,德国乌尔姆大学R. Jürgen Behm中科大Weixin Huang等多团队合作,报道一种克服这一限制的方法,通过TiO2载体的形态学工程,制造高活性不失活的Ru/TiO2催化剂。

 

利用以{001}、{100}或{101}面为主的锐钛矿TiO2纳米晶为载体,作者发现在初始活化期后,Ru/TiO2-{100}和Ru/TiO2-{101}催化剂非常稳定,而Ru/TiO2-{001}则持续失活。进一步表征发现,催化稳定性与金属-载体相互作用(MSIs)的差异有关。缺陷丰富的TiO2-{100}和TiO2-{101}MSIs强,不仅可以稳定扁平的Ru纳米粒子,而且会对Ru纳米粒子表面原子进行电子修饰(CO在TiO2-{100}和TiO2-{101}上的吸附比Ru/TiO2-{001}更强)。


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Shilong Chen, Ali M. Abdel-Mageed, WeixinHuang,* R. Jürgen Behm, * et al. Morphology-EngineeredHighly Active and Stable Ru/TiO2 Catalysts for Selective CO Methanation. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903882

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903882

9. Angew:Cu-TCPP在乏氧肿瘤中通过Russell机制产生单线态氧和消耗GSH用于癌症治疗

光动力治疗过程中的单线态氧(1O2)的生成受到光、光敏剂和氧等多因素的限制,而肿瘤细胞中谷胱甘肽(GSH)水平的升高也会影响治疗的效果。中科院长春应化所姜秀娥团队制备了一种超薄的二维Cu-TCPP纳米片用于选择性地在肿瘤微环境中生成1O2。过氧化氢会对TCPP配体进行过氧化反应,随后在类过氧化物酶纳米片和Cu2+作用下还原产生过氧自由基并进行自发复合反应产生1O2。此外,该纳米片也会消耗肿瘤内的谷胱甘肽来进一步提高治疗效果。因此,Cu-TCPP纳米片可以高效地、有选择性地破坏肿瘤,为克服目前光动力治疗的局限性提供了一种新的方法。


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ChaoWang, Xiue Jiang, et al. Specifically Generation of Singlet Oxygen via RussellMechanism in Hypoxic Tumor and GSH Depletion by Cu-TCPP Nanosheets for CancerTherapy. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI:10.1002/anie.201903981

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201903981


10. Nano Lett.:可清除一氧化氮的纳米凝胶用于治疗类风湿性关节炎

一氧化氮(NO)是由一氧化氮合酶(NOS)产生的自由基气体分子,在人体中起着重要作用。然而,当内源性NO因生理失调而过量产生时,会引发类风湿关节炎(RA)等严重的炎症性疾病。因此,清除NO是治疗炎症性疾病的一种有效策略。韩国浦项工科大学Won Jong Kim团队进一步评估了清除NO的纳米水凝胶(NO-Scv)用于治疗RA的效果。实验采用丙烯酰胺与NO清除交联剂(NOCCL)溶液进行聚合制备了NO-Scv凝胶。实验结果表明,NO-Scv凝胶可通过清除NO降低炎症水平,且具有良好的生物相容性。与地塞米松(一种商业药物)相比,NO-Scv凝胶在小鼠模型上抑制RA的治疗效果也更为显著。


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Jiwon Yeo,Yeong Mi Lee, Won Jong Kim, et al. Nitric Oxide-Scavenging Nanogel for TreatingRheumatoid Arthritis. Nano Letters, 2019.

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00496

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00496


11. ACS Nano:高生物相容性纳米团簇用于磁热治疗

纳米颗粒介导的磁热治疗具有良好的应用潜力,但是它仍然仅限用于局部和相对容易治疗的肿瘤。要进一步提高磁热治疗的应用价值,需要开发可以在全身给药后能在肿瘤部位有效积累,且在处于交变磁场中可产生理想的瘤内温度(AMF)的纳米材料。俄勒冈州立大学Olena Taratula团队Oleh Taratula团队合作开发了一种高效的磁性纳米团簇可提高磁热效率。实验将由钴和锰掺杂的六边形氧化铁纳米颗粒(CoMn-IONP)包裹在生物相容性材料PEG-PCL中来系统地用于磁性热疗。研究表明这一纳米团簇基本无毒,在静脉注射后其能够有效地在卵巢癌肿瘤中积累,并利用磁热响应将瘤内温度提高到44℃,进而显著抑制肿瘤生长。


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Hassan AAlbarqi, Olena Taratula, Oleh Taratula, et al. Biocompatible Nanoclusters withHigh Heating Efficiency for Systemically Delivered Magnetic Hyperthermia. ACSNano, 2019.

DOI:10.1021/acsnano.8b06542

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b06542


12. 郑南峰&HannuHäkkinen ACS Nano:原子精确的[Cu25H10(SPhCl2)18]3团簇温和条件下做为单位点催化剂催化酮加氢

铜氢化物常用作CO的加氢、烯烃和炔的加氢胺化、不饱和酮到不饱和醇的化学选择性加氢等反应的催化剂。配体保护的铜基纳米粒子是制备高活性且高材料经济性催化剂的途径;然而,长期以来人们一直认为配体-金属界面,特别是硫醇作为稳定剂时,可能会毒害催化剂。

 

近日,厦门大学郑南峰芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen团队合作, 报道了一种硫醇保护的铜氢团簇,[Cu25H10(SPhCl2)18]3,该团簇在温和条件下可催化酮加氢制醇。作者从实验和理论计算角度对该团簇的原子和电子结构进行表征,结果表明,该团簇的10个H-对稳定该团簇起着重要的作用,并在加氢反应中不断地消耗和补充。进一步DFT计算及实验研究表明,氢化只发生在10个H-位置的单一位置,且具有两种加氢的可能路径。


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CunfaSun, Hannu Häkkinen*, Nanfeng Zheng*, et al. Atomically Precise,Thiolated Copper-Hydride Nanoclusters as Single-Site Hydrogenation Catalysts forKetones in Mild Conditions. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b02052

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b02052

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