微米和纳米科技材料

纳米前沿最新集锦

1. Nature Materials:盐水电解质高稳定性金属Zn电池

Fei Wang等以高浓度的锌/锂盐水溶液作为电解质,在保持库伦效率接近100%的同时可以有效地抑制Zn支晶的形成。该体系中Zn还具有超高的稳定性,甚至可以暴露于空气气氛中运行。其能量密度可达180 Wh/kg,循环4000次后依然有80%的容量。

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Fei Wang, Kang Xu, Chunsheng Wang, et al.Highly reversible zinc metal anode for aqueous batteries

Nature Materials DOI: 10.1038/s41563-018-0063-z

2. Nature Commun.:高透性氧化石墨烯基渗透膜

Khalid Hussain等人以茶氨酸和单宁酸作为氧化石墨烯还原过程中的还原剂和交联剂,所得到的氧化石墨烯基的膜具有较大的层间距,在可以保证过滤效率的同时具有超高的渗透性,可达10,000 L/m2/h/bar。比前文献中报道的高10-1000倍,且不会在使用过程中剥落等。

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Khalid Hussain Thebo, Wencai Ren, et al. Highly stable graphene-oxide-based membranes with superior permeability

Nature Commun.: DOI:10.1038/s41467-018-03919-0

3. Nature Cat.:TiO2光解水速控因素

Dong Wang等人发展了一种新的基于第一性原理分子动力学计算方法,对TiO2(110)界面催化OER反应进行了系统的微观反应动力学研究,包括水分子的解离,自由基的形成以及O2的形成等过程。他们发现,OER反应的决速步骤在于迁移到表面的空穴浓度,而非基元反应的能垒。在本征活性成为决速步之前,需要空穴浓度达到10 -4.

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Dong Wang, Hai-Feng Wang, P. Hu, et al.Identifying the key obstacle in photocatalytic oxygen evolution on rutile TiO2

Nature Cat. DOI 10.1038/s41929-018-0055-z

4. JACS:电沉积CuAg合金催化CO2

Thao T. H. Hoang等人在电沉积制备CuAg合金的过程中引入DAT(3,5-diamino-1,2,4-triazole)作为抑制剂,可以得到高比表面积的CuAg合金膜。当Ag含量为6%时,在CO2电还原反应中对乙烯和乙醇的法拉第效率分别可达60%,25%。在-0.7 V (vs RHE)时的电流密度即可达-300 mA/cm2.原位拉曼表征认为其高选择性是得益于合金稳定的Cu2O,同时Ag可以同时促进CO吸附。

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Thao T. H. Hoang, Andrew A. Gewirth, et al. Nanoporous Copper–Silver Alloys byAdditive-Controlled Electrodeposition for the Selective Electroreduction of CO2to Ethylene and Ethanol

J. Am. Chem. Soc., DOI:10.1021/jacs.8b01868

5. Chem.:晶界修饰稳定钙钛矿

Yingxia Zong, Yuanyuan Zhou等人在钙钛矿CH3NH3PbI3(MAPbI3)结晶的过程中引入具有亲水-疏水-亲水结构的三嵌段共聚物。聚合物的引入可以帮助得到光滑的薄膜,并且其晶界可以被聚合物所修饰和调节,从而增强其稳定性。所得到的钙钛矿薄膜在1 sun辐照下具有19.4%的效率,并且持续工作480 h后仍有原来92%的效率。

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Yingxia Zong, Yuanyuan Zhou, Shuping Pang, Nitin P. Padture, et al. Continuous Grain-BoundaryFunctionalization for High-Efficiency Perovskite Solar Cells with ExceptionalStability

Chem. DOI.10.1016/j.chempr.2018.03.005

6. JACS:低波数拉曼谱解析Photosystem II催化OER中间体

Andrew J. Wilson等人发现,在使用增强拉曼原位观察Photosystem II中心金属氧簇催化OER反应时发现,其低波数信号反馈出更多中间体结构信息。结合DFT计算,他们推测吸附水后经历了质子耦合电子转移,电子转移,吸附水和第二步质子耦合的电子转移过程。

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Andrew J. Wilson and Prashant K. Jain, et al. Structural Dynamics of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II inWater-Splitting Action

J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.8b02620

7. AFM: Au/AgI复合纳米粒子可视化检验H2S

Jingbing Zeng等人发现Au/AgI复合纳米粒子与H2S气体接触后,会使AgI变为Ag2S,并进一步影响Au Plasma波长。其波长变化与H2S浓度相关,并且可以直接用肉眼观察。进一步将该复合纳米粒子与SiO2气溶胶结合后其探测H2S的特异性和灵敏度都高于商业Pb(Ac)2基的检测方法。

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Jingbing Zeng, Yadong Yin, et al. Au/AgIDimeric Nanoparticles for Highly Selective and Sensitive Colorimetric Detection of Hydrogen Sulfide

Adv. Funct. Mater. DOI:10.1002/adfm.201800515

8. JACS:SiCOF

Oussama Yahiaoui等人以[SiO6]2-阴离子作为节点,以具有3配位的三亚苯衍生物进行连接,在控制Si源缓慢扩散的条件下首次得到了基于三配位连接剂的无机有机杂化共价框架化合物SiCOF,其分子组成为Na2[Si(C18H6O6)]。

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Oussama Yahiaoui, Arne Thomas, and JérômeRoeser, et al. 3D Anionic Silicate Covalent Organic Framework with srs Topology

J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.8b01774

9. Nature Commun.:高稳定性超小金纳米团簇

Bo Weng等人将谷胱甘肽保护的Au纳米团簇沉积在经聚乙烯亚胺处理后的SiO2上,再进一步控制TiO2包裹后,可以得到核壳结构保护的复合材料,使得超小Au纳米团簇在光催化降解染料等光催化反应中表现出超高的活性和稳定性。

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Bo Weng, Hao Ming Chen, Yi-Jun Xu, et al.Stabilizing ultrasmall Au clusters for enhanced photoredox catalysis

Nature Commun. DOI:10.1038/s41467-018-04020-2

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