1. Chem. Soc. Rev.：设计和制造用于能量转换和存储的发光碳点发光碳点（CD）通常被定义为表面钝化的小碳纳米颗粒（尺寸小于10 nm），其具有明亮的荧光，表面钝化对其荧光性质至关重要。CD作为一种新型碳材料出现为碳纳米材料的科学技术开辟了一个令人兴奋的新领域，并且近年来引起了越来越多的关注。由于它们具有多样的物理化学性质和有利的属性，例如量子限制效应和丰富的表面缺陷，CD及其衍生的杂化物在能量转换和储存领域中显示出令人兴奋和不可或缺的前景。 大连理工大学Jieshan Qiu课题组全面总结了CD的分类和结构，提出并分析了CD结构工程的三种策略，包括尺寸和结晶度的调整，以及表面改性和杂原子掺杂的方法，重点是相关CD的合成方法、结构和性质之间的关系。并系统综述了CD在能源应用的最新进展，包括光电和电催化、发光二极管、光伏电池、锂/钠离子电池和超级电容器。最后，讨论并概述未来CD的主要挑战和机遇。 Chao Hu, Mingyu Li, Jieshan Qiu, Ya-Ping Sund. Design andfabrication of carbon dots for energy conversion and storage. Chemical Society Reviews, 2019. DOI: 10.1039/C8CS00750K https://pubs./en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00750k#!divAbstract 2. JACS：基于二维液体笼退火策略，制备高结晶钙钛矿光伏电池首尔大学Lee等人建立了二维液体笼退火系统，这是一种显着增强钙钛矿结晶度的独特方法。在用于结晶的热退火期间，全氟萘烷覆盖湿钙钛矿膜，全氟萘烷具有明显低的极性，无毒和化学惰性。该退火策略促进了钙钛矿晶粒的增大和陷阱态的减少。因此，在没有任何复杂处理的情况下，钙钛矿光伏电池的性能得到显着改善。膜是实现PSC优异性能的必要条件。 Lee, J. W.; Yu, H.; Lee, K.; Bae, S.; Kim, J.; Han, G. R.; Hwang,D.; Kim, S. K.; Jang.Journalof the American Chemical Society, 2019. DOI: 10.1021/jacs.8b13423 https://pubs./doi/abs/10.1021/jacs.8b13423 3. JACS：二维无定型TiO2纳米片用于SERS底物-分子振动耦合增强，尤其是高效的光诱导电荷转移(PICT)，对非金属表面增强拉曼光谱（SERS）技术至关重要。近日，北京航天航空大学Lin Guo等团队发展了一种二维（2D）无定型TiO2纳米片(a-TiO2 NSs)材料，该材料具有超高增强因子，达1.86×106。经开尔文探针力显微镜技术表征发现，2D a-TiO2 NSs具有比2D晶态TiO2纳米片(c-TiO2 NSs)更正的表面电势。DFT计算发现，2D a-TiO2 NSs表面Ti原子低配位和氧缺陷使得其具有高的静电位，这使得表面吸附分子电子易于转移到2Da-TiO2 NSs并形成稳定的表面电子转移复合物。该复合物强的振动耦合加强了PICT，使得具有高的SERS活性。 Xiaotian Wang, Wenxiong Shi, Shaoxiong Wang, Lin Guo,* et al. Two-dimensional Amorphous TiO2 Nanosheets EnablingHigh-efficiency Photo-induced Charge Transfer for Excellent SERSActivity. Journal of the American Chemical Society, 2019. DOI: 10.1021/jacs.9b00029 https://pubs../doi/10.1021/jacs.9b00029 4. JACS：Au纳米棒上长CeO2晶体用于近红外光固氮在Au纳米晶上位点选择性的长半导体晶体具有重大的挑战。近日，山东师范大学Chun-yang Zhang、香港中文大学Jianfang Wang及陕西师范大学Ruibin Jiang等多团队合作，采用湿化学方法（少量双功能K2PtCl4存在），成功在金纳米棒(AuNRs)两端选择性生长CeO2晶体（Au/end-CeO2）。因Au NRs两端的空间位阻小于侧面的空间位阻，K2PtCl4更易在Au NRs两端吸附，从而触发CeO2前驱体在两端发生氧化还原反应并生长。Au/end-CeO2富含氧空穴，使得N2分子易于吸附和活化，再加上该材料特殊的结构，使得其近具有红外光固氮活性。 Henglei Jia, Ruibin Jiang,* Jianfang Wang,* Chun-yang Zhang,* etal. Site-Selective Growth ofCrystalline Ceria with Oxygen Vacancies on Gold Nanocrystals for NIR NitrogenPhotofixation. Journal of the American Chemical Society, 2019. DOI: 10.1021/jacs.8b13062 https://pubs../doi/10.1021/jacs.8b13062 5. JACS：表面贴装MOF电催化剂具有前所未有的高OER活性开发具有高活性，长耐久性和可扩展性的非贵金属析氧反应（OER）电催化剂仍然是主要挑战。一类称为表面贴装MOF（SURMOFs）的MOF薄膜是通过准外延、理想的逐层沉积方法（LBL）生长，该方法允许MOF纳米结构的受控生长，具有优选的微晶取向，精确的薄膜厚度和独特的形态。 受到制造SURMOF在分子水平下控制组件空间分布的启发，德国慕尼黑工业大学Aliaksandr S. Bandarenka和Roland A. Fischer团队比较了混合金属[M(BDC)] SURMOF(M=Ni2+, Co2+, BDC=1,4-苯二甲酸酯，二价连接基阴离子)相关的剥离[M(BDC)]纳米片作为OER的电催化剂。通过在电极基板上直接使用LBL沉积制备SURMOF之后，将其浸入碱性电解质溶液中形成电催化活性涂层，其在碱性溶液中具有高OER活性和稳定性。SURMOF衍生的超薄电催化剂涂层的优异形态导致基于Ni和Co的最活跃位点的高暴露。300mV过电位下获得的~2.5 mA·μg-1的质量活性，比基准IrO2电极催化剂高一个数量级，并且比任何状态的NiFe-,FeCoW-, NiCo-基电催化剂质量活度高出至少3.5倍。 Weijin Li, Sebastian Watzele, Hany A El-sayed, Yunchang Liang,Gregor Kieslich, Aliaksandr S. Bandarenka, Katia Rodewald, Bernhard Rieger, andRoland A. Fischer. Unprecedented high oxygen evolution activity ofelectrocatalysts derived from surface-mounted metal-organic frameworks. Journalof the American Chemical Society, 2019. DOI: 10.1021/jacs.9b00549 https://pubs../doi/10.1021/jacs.9b00549 6. Angew.：超高负载量（9.33 wt%）单原子锌催化剂酸/碱性高效ORR原子级分散的Zn-N-C纳米材料有望代替Pt催化剂用于ORR，是近年来的研究热点。然而，由于Zn前驱体的高温下的易变性，难以制备出高负载量Zn-N-C催化剂。近日，重庆大学Zidong Wei、Li Li及Siguo Chen团队采用非常缓慢的热处理（1º/min）策略，合成了负载量高达9.33 wt%的Zn-N-C催化剂。实验发现，该催化剂具有和Fe-N-C催化剂相当的ORR活性，但是在酸性和碱性条件下稳定性优于Fe-N-C催化剂。进一步实验和DFT计算表明，在酸性条件下Zn-N-C催化剂比Fe-N-C催化剂更不易被质子化；Zn-N4结构在ORR条件下比Fe-N4结构更稳定。 Jia Li, Siguo Chen*, Li Li*, Zidong Wei*, et al. Ultrahigh-loadingZn Single-atom Catalyst for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction in both Acidic and Alkaline Media. Angewandte Chemie International Edition, 2019. DOI: 10.1002/anie.201902109 https:///10.1002/anie.201902109 7. Angew.：毒药能成为礼物吗？碱金属在α-MnO2选择性催化氨中的作用几十年来，碱金属物种高度参与催化化学。除了作为有机均相催化中的活性位点外，还可以通过多种方式有效地促进多相催化性能。但碱金属物质是大多数NH3选择性催化反应（NH3 -SCR）催化剂的典型毒物，通常需要反应温度高于300℃以分解碱金属物质，而低温下实现NOx的高转化率是NH3-SCR的关键科学问题之一。因此，通常需要催化剂具有抗碱金属能力以实现较低的反应温度。 南开大学Sihui Zhan课题组意外发现在α-MnO2隧道中加入K+（4.22 wt.％）可以大大提高其在NH3-SCR中150°C下的活性（NOx转化率为100％，而原始α-MnO2为50.60％）。进而通过实验和理论证明了掺入K+在α-MnO2中的原子作用，隧道中的K+可以与附近的8个O sp3原子形成稳定的配位。捕获的K+和O原子之间的库仑相互作用可以使附近的Mn和O原子的电荷群重新排列，从而使最顶部的五配位不饱和Mn阳离子（Mn5c，路易斯酸位点）带更多正电。因此，与其原始对应物相比，带正电荷的Mn5c可以更好地化学吸附和活化NH3分子，这对后续反应至关重要。 祝贺南开大学诞辰100周年 Zhifei Hao, Zhurui Shen, Yi Li, Haitao Wang, Lirong Zheng, RuihuaWang, Guoquan Liu, Sihui Zhan. Can a poison be a gift? the role of alkali metalin the α-MnO2 catalyzed ammonia selectivecatalytic reaction. Angewandte Chemie International Edition, 2019. DOI: 10.1002/anie.201901771 https://onlinelibrary./doi/abs/10.1002/anie.201901771 8. Angew.：立体选择性组装MOF以催化合成碳基杂化物用于碱离子电池南京工业大学朱纪欣和黄维团队开发了一种通过立体选择性组装和自增强催化热解合成一系列碳杂化纳米结构的简便方法。该策略旨在由于静电吸引和配位反应而在聚丙烯腈（PAN）物质上选择性地组装MOF，随后采用化学分子气相沉积（CMVD）工艺，钴纳米颗粒对由有机分子（如三聚氰胺）驱动的碳纳米管分支的生长起到了催化作用，分级结构被多壁碳纳米管进一步修饰。 其中，PAN衍生的碳纤维可以有效地保持结构完整性并抑制热活化期间的不规则聚集，杂原子的受控掺入赋予混合结构增加的活性位点和增强的电子传导。这种通用方法可广泛应用于制造具有明确定义组成和形态的通用碳杂化纳米结构。该碳杂化物对碱离子电池表现出优异的电化学性能，锂离子电池：320次循环后比容量为680 mAh g-1，钠离子电池：500次循环后比容量为220 mAh g-1，无明显衰减。 Min Du, Dian Song, Aoming Huang, Ruixuan Chen, Danqing Jin, Dr.Kun Rui, Prof. Chao Zhang, Prof. Jixin Zhu, Prof. Wei Huang, Stereoselectively Assembled Metal–Organic Framework (MOF) Host for CatalyticSynthesis of Carbon Hybrids for Alkaline‐Metal‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019. DOI: 10.1002/anie.201900240 https://www.onlinelibrary./doi/abs/10.1002/anie.201900240 9. Angew.：水系锌离子电池中的可逆氧氧化还原化学可充电水系锌离子电池（ZIB）由于其低成本和高安全性成为有前景的能量存储装置，但其能量存储机制很复杂并且没有很好地建立。最近的ZIB能量储存机制通常取决于阳离子氧化还原。由于正极和电解质的限制，仍未观察到阴离子氧化还原。 南开大学牛志强课题组开发了基于层状VOPO4正极和盐水电解质的高度可逆水性ZIB。这种电池在高压区域显示出可逆的氧氧化还原。氧氧化不仅提供~27％的额外容量，而且还将平均工作电压增加到~1.56V，能量密度增加~36％。此外，氧氧化还促进VOPO4在充电/放电过程中的可逆晶体结构演变，从而导致增强的倍率和循环性能。 祝贺南开大学诞辰100周年 Fang Wan, Yan Zhang, Linlin Zhang, Daobin Liu, Changda Wang, LiSong, Zhiqiang Niu, Jun Chen. Reversible Oxygen Redox Chemistry in Aqueous Zinc‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019. DOI: 10.1002/anie.201902679 https://onlinelibrary./doi/abs/10.1002/anie.201902679 10. Nano Lett.综述：基于金纳米颗粒的集成式支架用于组织工程和再生医学支架材料的发展使得人们利用工程化的功能组织去帮助修复受损的器官成为了现实。近年来，金纳米粒子在组织工程和再生医学中的应用也越来越广。以色列特拉维夫大学Tal Dvir教授团队对金纳米颗粒的形状、相关特性以及它们在用于制造可调的纳米复合支架材料方面的广泛应用进行了介绍，进一步解释了如何利用基于金纳米颗粒的集成式支架材料来实现对干细胞的增殖和分化的改善；最后也讨论了这种混合的支架材料所面临的主要挑战和临床应用前景。
Yadid, M., Dvir, T. et al. Gold nanoparticle-integrated scaffoldsfor tissue engineering and regenerative medicine. Nano Letters, 2019. DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00472 https://pubs../doi/10.1021/acs.nanolett.9b00472 |
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