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纳米前沿最新集锦20180514

 ___清茶一杯___ 2018-05-14

1. Nature Cat.: Ir/MOF催化甲烷选择性硼烷化

近来,甲烷的硼烷化被认为是活化甲烷的一种有利的途径,所得的单硼化的产物可以转化为其他高附加值产物。Xuan Zhang等人将Ir(III)COD(μ-Cl)2锚定于UiO-66中,所得的Ir(III)催化剂在150 ℃34 atm CH4下催化bis(pinacolborane)与甲烷的反应中所得单硼化产物选择性超过99%。其高选择性被归因于其孔道结构的限域作用。


Xuan Zhang, Massimiliano Delferro, Omar K. Farha, et al. Catalytic chemoselective functionalization of methane in a metal−organic framework

Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0069-6

 

2. Nature Cat. MXene负载表面合金化纳米粒子

ZheLi等人将层状的MXene Nb2CTx负载的Pt350 ℃简单还原处理后便可以得到表面合金化的Pt,使得COPt表面的吸附相对于其他非还原性载体负载的单金属Pt纳米颗粒有所弱化,同时界面位点也有利于活化H2O,从而使其表现出较高的水煤气转化催化活性。此外这类载体也为制备负载型合金纳米颗粒提供了非常独特的策略。


Zhe Li, Yue Wu, et al. Reactive metal–support interactions at moderate temperature in two-dimensional niobium-carbide supported platinum catalysts

NatureCatalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0067-8

 

3. Nat. Chem. 石墨烯表面非常规化学计量比NaxCl

Guosheng Li等人将还原石墨烯或者石墨在较低浓度的NaCl溶液中简单处理后便会在表面形成Na2ClNa3Cl这些非常规的2D Na-Cl晶体。通过分子动力学和DFT理论计算他们认为,Na+相互作用和电荷转移是导致形成非常规化学计量Na-Cl晶的原因。同时他们预测所得的非常规计量Na-Cl晶也具有与众不同的电、磁和光学性质。


GuoshengShi, Minghong Wu, Haiping Fang, et al. Two-dimensional Na–Cl crystals of unconventional stoichiometries on graphene surface from dilute solution at ambient conditions

NatureChemistry DOI: 10.1038/s41557-018-0061-4

 

4. Nature Mater. 水蒸气加速合金氧化的原子级机理研究

水汽加速金属腐蚀现象在工业中有重要的研究价值。Langli Luo等人结合原子分辨的电镜表征和DFT理论计算发现,水分子解离后所形成的的质子可以填隙于NiCr合金表面NiO层,大幅降低其阳离子空穴和阴离子空穴形成的能垒以及其进一步迁移的能垒,从而加速高温下合金氧化进程。


Langli Luo, Zhijie Xu, Chongmin Wang, et al. Atomic origins of water-vapour-promoted alloy oxidation

NatureMaterials. DOI: 0.1038/s41563-018-0078-5

 

5. JACSWO3·0.33H2O纳米管催化CO2光还原制乙酸

Songmei Sun等人制备了超细WO3·0.33H2O纳米管,其管壁厚度约5 nm,并且表面含有大量的O空穴。该材料在水溶液中可以高选择性地催化CO2光还原制CH3COOH,其选择性高达85%,生成速率约9.4 μmol/g/h。并且其表面空穴可以在水中保持稳定,使其可以稳定工作超过60 hDRIFTSDFT计算认为反应路径为CO2→·COOH→(COOH)2→CH3COOH


Songmei Sun, Tatsumi Ishihara, et al. Ultrathin WO3·0.33H2O Nanotubes for CO2Photoreduction to Acetate with High Selectivity

J.Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.8b03316

 

6. JACS:杯芳烃{Ni18}轮:电催化葡萄糖氧化与电催化模板

Shentang Wang等人制备了含有S的杯芳烃基{Ni18}轮,该材料在碱性条件下电催化葡萄糖氧化反应中起始电位仅0.3 V,且无论在N2,空气和O2中都具有很好性能。另外,该轮形分子中的空腔还可以用于制备并稳定一系列的金属簇合物或合金簇合物,如Au, Pd, Ir, Ru, Rh,PtAuPd合金。其中所得的合金复合物在电催化HER反应中甚至性能优于Pt/C


Shentang Wang, Wuping Liao, Wei Chen, et al. Calixarene-Based {Ni18} Coordination Wheel: Highly Efficient Electrocatalyst for the Glucose Oxidation and Template for the homogenous Cluster Fabrication

 

7. Angew:超薄2D手性MOF手性分离

仿照蛋白质β-折叠,利用弱相互作用,采用反向微乳液方法,Jun Guo, Yin Zhang等人制备出了仅有6基元层的超薄手性MOF2D l(d)-Thr-Zn,且其中的手性配体或金属节点可以替换为其他多种物种。得益于其中大量暴露的手性金属位点,该类材料在分离具有D3对称性的手性 (Cr(ox)33-)或者其他手性金属团簇时表现出较高的手性分离效果。



Jun Guo, Yin Zhang, Zhiyong Tang, et al. UltrathinChiral Metal–Organic-Framework Nanosheets for Efficient EnantioselectiveSeparation

Angew.Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201803125

 

8. Angew:负载型催化剂界面重构

Manyi Duan, Jian Yu等人通过原位电镜观察发现,在催化反应气氛下不同载体所负载的各种金属纳米颗粒会发生重构,如ZnO负载的Cu SrTiO2负载的Pt等,进一步引起其界面位点结构和周长的变化。该研究为进一步从原子层面研究构效关系提供了一定指导。


Manyi Duan, Jian Yu, Beien Zhu, Yong Wang, Yi Gao, et al. Reconstruction of SupportedMetal Nanoparticles in Reaction Conditions

Angew.Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201800925

 

9. JACS:室温全固态Li+电池

Maria Helena Braga等人设计了由Li+玻璃电解质,金属Li负极和低成本塑料基正极材料组成的全固态锂电池,该电池电压可充电至5 V,在153 mA/g倍率下可循环超过23,000次。更高比容量的电池在2.5 V截止电压和23 mA/g下,连续13个月的测试过程中电池容量不断提升至585 mAh/g。这种非常规的电池与玻璃固态电解质与塑料基正极材料在充放电过程中偶极取向相关。相比于锂粒子的嵌入和脱出,这种静电储能的方式提供了更加安全快速,寿命更长和高比容量更高的锂电池。


Maria Helena Braga, John B Goodenough, et al. Nontraditional, Safe, High Voltage Rechargeable Cells of Long Cycle Life

J.Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.8b02322

 

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