纳米前沿最新集锦20170222

solomon214 2017-04-13

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1．Nature Comm：石墨正极Al离子电池

由Al负极、石墨正极和Al离子电解液组成的电池近来关注度逐渐提升，然而人们对于石墨正极的Al离子电池的中的相互作用机制尚不清晰。本文中作者采用石墨片组成的Al离子电池正极的功率密度可以达到110mAh/g,0.9C, 99mA/g的电流密度下其库伦效率达98%。在6C条件下的功率密度有60mAh/g，循环6000次后的库伦效率达99%。在放电过程中可以观察到明显的两个平台，通过拉曼、X射线吸收和理论计算等发现这两个平台分别归属于AlCl₄^-与石墨片层平面和石墨边缘的相互作用过程。

Advanced rechargeable aluminium ionbattery with a high-quality natural graphite cathode

Nature Communicationsdoi:10.1038/ncomms14283

2. Scientific Reports：黑色TiO₂/g-C₃N₄层状异质结可见光催化

将带状的TiO₂与g-C₃N₄通过简单固相水热还原然后在Ar气氛中焙烧可以形成层状的异质结。该材料中由于存在大量的Ti³⁺同时也有g-C₃N₄可以大幅提高可见光吸收，此外，该异质结结构还可以提高光生电子空穴的分离效率，从而使得该材料在可见光催化甲基橙降解和HER反应中的效率远高于g-C₃N₄,TiO₂, 黑色TiO₂等，比原始的TiO₂材料性能高9倍以上。

Black TiO₂ nanobelts/g-C₃N₄nanosheets Laminated Heterojunctions with Efficient Visible-Light-Driven PhotocatalyticPerformance

Scientific Reportsdoi:10.1038/srep41978

3. Nature Nanotech：Ru基催化剂催化广泛pH下HER

HER催化剂中，Pt材料是酸性条件下最好的催化剂，但是却存在成本较高和非酸性条件下不稳定的问题。非贵金属基的催化剂大多又存在性能相对不高、在酸性条件下不稳定、具有较高的过电势等问题。本文中作者采用了相对廉价同时与Pt-H结合能相近的贵金属Ru催化剂，可以高效且稳定地在酸性和碱性条件下催化HER。由Hexaaminobenzene andhexaketocyclohexane在 N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 制备C₂N载体，然后负载RuCl₃和NaBH₄还原生成的Ru纳米颗粒。（Ru@C₂N）,该材料在25mV，0.5M H2SO4中H2TOF=0.67 s^-1；1M KOH中TOF=0.75s^-1.酸性条件10 mA/cm²电流密度下的过电势为13.5mV,碱性条件下为17mV。

An efficient and pH-universal ruthenium-basedcatalyst for the hydrogen evolution reaction

Nature Nanotechnology doi:10.1038/nnano.2016.304

4. Angew：量子点可见光选择性催化醇氧化反应

用3-mercaptopropionic acid (MPA) 包裹CdSe QDs,与早前报道的可见光催化硫醇自由基偶联过程不同，本文作者将MPA包裹的CdSe QDs与Ni²⁺耦合，在可见光下光生空穴氧化MPA生成S自由基后进攻醇羟基C-H键形成RCH(OH)R’，最终生成醛或酮，光生电子在Ni催化下还原H⁺生成H₂.该自由基过程具有特异的位点选择性，并且不会受底物其他基团或者多羟基基团的影响，只会选择性地氧化苄醇。

Photocatalysis with Quantum Dots andVisible Light: Selective and Efficient Oxidation of Alcohols to CarbonylCompounds through a Radical Relay Process in Water

Angew.Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201700243

5. Angew ：FeVOx电解水催化剂

在非贵金属电解水催化剂中常常会采用Ni或Co基催化剂用以增加电极材料的导电性、活性面积或者构成化学稳定的主题材料。而本文中作者在不借助任何Ni，Co材料的情况下制备的FeV双金属电解水非贵金属催化剂也同样具有较高的活性，其10 mA/cm²的过电势为390mV，塔菲尔斜率为36.7mV/dec，同时也具有相对较高的稳定性。该工作拓展了人们对于非贵金属电解水材料的研究方向。

Hollow Iron–Vanadium Composite Spheres:A Highly Efficient Iron-Based Water Oxidation Electrocatalyst without the Needfor Nickel orCobalt

Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201611863

6. Scientific Reports ：3D-MoS₂增强HER活性

本文中作者以聚吡咯为模板，使用hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate (NH4)₆Mo₇O₂₄·4H₂Oand thiourea前驱体热解沉积在模板上之后再除去聚吡咯模板形成花状的3D-MoS₂-P，该花状材料具有较大的孔容和非常多的卷曲装的超薄“花叶”，因而具有较多的边缘和缺陷活性位点，同时介孔结构和较大的孔容有利于传质扩散，因而使得HER性能得到大幅提升，其起始电位为-100mV。

One-Step Hydrothermal Fabrication ofThree-dimensional MoS₂ Nanoflower using Polypyrrole as Templatefor Efficient Hydrogen Evolution Reaction

Scientific Reports doi:10.1038/srep42309

7. Scientific Reports：Pt/K₂CO₃/MgAlO_x–rGO脱NOx

以rGO为模板和基底在水热条件下沉积一层Mg-Al LDH，由于具有更高的分散度，使得该材料相比单纯的Mg-Al LDH具有更高的NOx 吸附量（0.44 和0.61 mmol/g）。而后在MgAlOx-rGO上继续浸渍2% Pt和 10 K₂CO₃制备出Pt/K₂CO₃/MgAlO_x–rGO催化剂，该催化剂具有高达1.12mmol/g的NOx吸附量，该材料的性能几乎不受水汽影响。在350℃下，还可以高效地催化反应气脱硝。