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纳米前沿集锦

 快乐幸福一世 2017-05-22

1. JACS: T-Nb2O5锂机制

近来人们发现T-Nb2O5可以快速地储放锂离子,但是其机制还不是太清楚。本文中作者采用实验和理论相结合的方法对这一过程进行了充分的研究。实验上,作者用原位拉曼技术研究了模型电池充放电过程中的谱学变化。并进一步结合理论模拟发现锂离子的结合位点位于T-Nb2O5中松散排列的4g分子层中,并且倾向与紧密堆积的4h分子层中的O配位。T-Nb2O5的晶体结构决定了锂离子的迁移路径并且使得锂离子可以轻松地穿过如图所示的桥连位点。

Unraveling the Nature of Anomalously Fast Energy Storage in T-Nb2O5

J. Am. Chem. Soc.DOI: 10.1021/jacs.7b03141

 

2. JACS: MOF载体单位点催化剂

本文中作者报道了一种高稳定性的多空MOF,Zr12-TPDC,通过triphenyldicarboxylic acid (H2TPDC)连接有两个通过6个u-OH相连的Zr6 cluster形成Zr12无机结构基元,之后引入CoCl2并通过NaBNt3H还原将Co金属化后形成单位点催化剂(single site catalysts)。该催化剂用于硝基苯,苯甲腈,异苯甲腈的氢化反应中具有较高的活性和选择性,并且可以循环利用。该研究展示了以MOF为载体通过调节MOF中位点的结构和电荷性质去调控催化性能的优势。


Single-Site Cobalt Catalysts at New Zr123-O)83-OH)82-OH)6 Metal–OrganicFramework Nodes for Highly Active Hydrogenation of Nitroarenes, Nitriles, andIsocyanides

J. Am. Chem. Soc.,DOI: 10.1021/jacs.7b02394

 

3. JACS: 电化学外延生长

本文中作者在90℃液相调节下在硅晶圆通过电化学外延生长electrochemicalliquid phase epitaxy (ec-LPE) 的方法方便地制备了高品质的Ge膜。具有潜在替代传统高温、气相前驱体方法的可能性。

Electrochemical Liquid Phase Epitaxy (ec-LPE): A New Methodologyfor the Synthesis of Crystalline Group IV Semiconductor Epifilms

J. Am. Chem. Soc.,DOI: 10.1021/jacs.7b01968

 

4. JACS: 稳定Ni干重整催化剂

CH4+CO2干重整是制备合成气的重要工艺。本文中作者采用Ni配合物前驱体在Al2O3上辅助制备了尺寸为2nm的超小Ni催化剂,该超小尺寸的催化剂可以有效避免积碳。通过原位X射线吸收谱表征发现,该催化剂的失活是因为在反应过程中Ni迁移到载体内,使得Ni的利用率下降。在载体表面掺杂Mg之后可以有效避免上述失活过程,大幅提高该催化剂的稳定性。


Molecularly Tailored Nickel Precursor and Support Yield a StableMethane Dry Reforming Catalyst with Superior Metal Utilization

J. Am. Chem. Soc.DOI: 10.1021/jacs.7b01625

 

5. JACS: 多孔COF

共价有机框架化合物逐渐成为了一种富有潜力的有机多孔材料,其拓扑结构可以精确地通过其结构基元进行预测。但是实际制备过程中制备具有复杂结构的COF往往存在巨大挑战。本文中作者以带有双醛基的V型结构基元与1,4-二苯胺或者对二联苯胺1,4-diaminobenzeneor benzidine反应生成两种具有三中孔结构的COFTP-COF-DAB and TP-COF-BZ。此外他们还首次发现了将TP-COF-BZ在溶液中与1,4-苯二胺混合加热可以转变为TP-COF-DAB

Toward Covalent Organic Frameworks Bearing Three Different Kinds ofPores: The Strategy for Construction and COF-to-COF Transformation viaHeterogeneous Linker Exchange

J. Am. Chem. Soc.DOI: 10.1021/jacs.7b02303

 

6.JACS: Cu2O/G光电材料

将半导体与纳米碳材料相结合是一种由吸引力的策略,尤其是在光电化学相关领域。但是要充分理解其中的增强效应就必须构建理想的研究体系。本文中作者制备了特定形貌的Cu2O纳米颗粒,将其与石墨烯混合后可以明显提高其光电性能。这主要是得益于石墨烯的引入提高了载流子的分离效率。另外使用碳纳米管和泡沫石墨烯替代石墨烯后发现泡沫石墨烯的三维骨架相连接的结构可以更进一步提高Cu2O上光生电子-空穴的分离效率。

 Enhanced Photoelectrochemical Performance of Cuprous Oxide/GrapheneNanohybrids

J. Am. Chem. Soc.DOI: 10.1021/jacs.7b01820


7. JACS: 电场辅助anion-π催化

本文中作者将阴离子-π催化体系通过磷酸根基团锚定在ITO表面,并在ITO上施加一定电位,可以大幅提高该催化剂催化的丙二酸半硫酯与烯醇化合物之间的加成反应速率约100倍。同时由于降低了反应过渡态的活化能大幅提高了反应的选择性。在该体系中加入少量的硝酸根离子与该anion-π体系结合便会使得上述增强效果失去作用,在一定程度上说明了这种电场通过增强anion-π体系的极化效果增加中间体和过渡态的稳定性而提高催化效果的机制。

Electric-Field-Assisted Anion Catalysis

J. Am. Chem. Soc.DOI: 10.1021/jacs.7b02421

 

8. Angew: 非金属电极催化CO2电还原

本文中作者制备了一种N掺杂的多孔C和碳纳米管复合的膜电极用于CO2的电催化重整制甲酸盐,其法拉第效率为81%。此外这种非金属的膜电极具有高催化活性和稳定性的优势。

EfficientElectrocatalytic Reduction of CO2 by Nitrogen-Doped Nanoporous Carbon/CarbonNanotube Membranes - A Step Towards the Electrochemical CO2 Refinery

Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript.doi:10.1002/anie.201703720

 

9. Angew: TixTa1-xSyOz光热材料

TixTa1-xS2层状材料为前驱体,通过电化学锂离子插层的方法剥离得到TixTa1-xSyOz纳米片,该纳米片由无序态的氧化物和硫化物组成,并且在近红外区有非常强的吸收,在808nm波长处达54.1L/g/cm,光热转化效率达39.2%。将该材料进一步进行硫辛酸和聚乙二醇处理可以在808nm激光下高效地对肿瘤细胞进行光热治疗。

Preparation of Ultrathin Two-DimensionalTixTa1-xSyOz Nanosheets as Highly Efficient Photothermal Agents

Angew. Chem. Int. Ed..doi:10.1002/anie.201703597

 

10. Angew: 苯酚增强Li-O2电池

Li-O2电池的放电过程中存在两种机制,一种是溶液相机制,可以保证电池有较高的容量和速率。另一种是在固体表面发生的,会使得电极钝化,降低性能。为获得高性能的锂空气电池就必须增强溶液相过程。本文中作者通过在醚类电解质中引入苯酚,可以大幅提高其性能。苯酚作为一种相转移催化剂可以溶解生成的Li2O2,防止其生长聚集形成大颗粒。加入苯酚后的电极容量可达9mAh/cm2,比未加情况下提高15倍。

Phenol-CatalyzedDischarge in the Aprotic Lithium-Oxygen Battery

Angew. Chem. Int. Ed.. doi:10.1002/anie.201702432


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