10篇Angew,俞书宏、巩金龙、唐波、王峰、毛江高等成果速递丨顶刊日报20190820
纳米人 纳米人 2019-08-20
1. Angew: 非晶NiFeMo氧化物的简易合成及快速表面重构助力OER

OER由于其缓慢的动力学而在很大程度上限制了电解槽的效率。虽然结晶金属氧化物作为OER催化剂具有很大的潜力,但它们的非晶相也显示出高活性。然而,生产无定形金属氧化物的合成进展缓慢,并且无定形结构如何有益于催化性能仍然是难以捉摸。

 

中科大俞书宏高敏锐团队通过在几分钟内由过饱和无机金属盐快速共沉淀可扩展合成无定形NiFeMo氧化物(一批多达515 g),并具有均匀的元素分布。与其晶体对应物相比,非晶态NiFeMo氧化物在OER期间经历更快的表面自重构过程,并形成具有丰富氧空位的金属氧(氢氧化物)活性层,而这个过程对于晶体对应物来说是缓慢的。这致使在0.1M KOH中在10 mA cm-2下具有280 mV过电位的优异OER活性。


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YuDuan, Zi-You Yu, Shao-Jin Hu, Xu-Sheng Zheng, Chu-Tian Zhang, Hong-He Ding,BiCheng Hu, Qi-Qi Fu, Zhi-Long Yu, Xiao Zheng, Jun-Fa Zhu, Min-Rui Gao,Shu-Hong Yu, Scale-up Synthesis of Amorphous NiFeMo Oxides and Their RapidSurface Reconstruction for Superior Oxygen Evolution Catalysis, AngewandteChemie International Edition, 2019.

DOI:10.1002/anie.201909939

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909939

 

2. Angew:三相光催化增强疏水表面CO2还原选择性和活性

光催化CO2还原反应(CRR)在水溶液中竞争性反应析氢反应(HER)限制了其实际应用。近日,南京理工大学Ang Li马克斯·普朗克胶体与界面研究所Markus Antonietti天津大学巩金龙等多团队合作,制备了一种具有疏水表面的光催化剂,促进了CO2(气体)、H2O(液体)和催化剂(固体) 三相的高效接触。

 

这使得气相中高浓度的CO2分子能够直接接触催化剂表面,克服了CO2传质限制,抑制了HER,增强了CRR性能。即使负载最有效的HER促进辅催化剂之一铂纳米颗粒时,该三相光催化剂仍可保持87.9%的选择性。总的来说,三相光催化为提高CRR的竞争力提供了一种通用而可靠的方法。


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AngLi,* Jinlong Gong*, Markus Antonietti*, et al. Three‐Phase Photocatalysis for theEnhanced Selectivity and Activity of CO2 Reduction onHydrophobic Surface. Angew. Chem. Int. Ed., 2019.

DOI: 10.1002/anie.201908058

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908058

 

3. Angew:CaCO3矿化的MOF程序释放双氢青蒿素用于协同治疗癌症

双氢青蒿素(DHA)作为一种新型抗癌药物正受到越来越多人的关注。然而,使用DHA治疗癌症通常需要引入外源性成分来实现协同作用,并且在递送过程中DHA的意外释放也会大大降低其治疗癌症的效果。

 

山东师范大学李娜教授唐波教授合作报道了将CaCO3矿化的铁- TCPP NMOF作为程序化释放DHA的纳米平台用于协同治疗癌症,它可以有效避免DHA在血液循环过程中发生渗漏。当该纳米平台到达肿瘤后,弱酸性的微环境和高浓度谷胱甘肽会程序性触发DHA的释放和TCPP的激活,进而实现Fe2+-DHA介导的化疗动力学治疗、Ca2+- DHA介导的肿瘤治疗和TCPP介导的光动力治疗。体内实验表明,这种三重协同治疗策略具有显著增强的抗肿瘤效果,其毒副作用也很低,是一种非常安全、可控、有效的药物递送平台。


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XiuyanWan, Hui Zhong, Na Li, Bo Tang. et al. Programmed Release of Dihydroartemisininfor Synergistic Cancer Therapy with CaCO3 MineralizedMetal-Organic Framework.

DOI:10.1002/anie.201907388

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907388

 

4. Angew:二维共轭芳香网络作为高位点密度单原子电催化剂高效ORR

高位点密度和高质量/体积比活性的单原子电催化剂的可控设计对涉及氧还原反应(ORR)的清洁能源装置的发展具有重要意义。近日,北京化工大学王峰张正平凯斯西储大学戴黎明等多团队合作,通过简单的无热解路线合成了具有超薄共轭层(3.5 nm)和高位点密度(质量含量为10.7 wt.%,每nm2有0.73个金属原子)单原子催化剂的二维共轭芳香网络(CAN)。

 

实验发现,该材料具有优异的ORR质量活性(47 mA mgcat-1),与标准Pt/C中的Pt和Pt/C相比,分别是其1.3和6.4倍。此外,用CAN作为空气电极构建的初级锌空气电池的质量/体积功率密度为880 W gcat.-1/615W cmcat.-3,且可长期稳定运行100小时。该工作提供了一种用于能源存储和转换的高性能的电催化剂设计方法。


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ShaoxuanYang, Zhengping Zhang,* Liming Dai*, Feng Wang*, et al. Two‐dimensional conjugatedaromatic networks as high‐site‐densityand single‐atom electrocatalysts towards oxygenreduction reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019.

DOI: 10.1002/anie.201908023

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908023

 

5. Angew: 半导体硼酸盐-锡酸盐的白光发光

掺杂稀土金属离子的单组分无机硼酸盐在白光发光方面取得了显著成就。福建物构所Jiang‐Gao Mao团队首次制备了一种环境友好的缺陷诱导的白光发射结晶无机硼酸盐Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2。此外,它是首例没有Sn-O-B键的硼酸盐-锡酸盐。值得注意的是,Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2显示出国际委员会(CIE)的色度坐标为(0.42, 0.38),超高显色指数(CRI)为94.1,适当的相关色温(CCT)为3083 K。这种有前景的材料将为白光发光应用的发展提供一种新方法。


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Lin,Y. , Wang, G. , Hu, C. , Feng, J. , Li, L. and Mao, J. (2019), White‐Light Emission from a Semi‐Conductive Borate‐Stannate. Angew. Chem. Int. Ed..

Doi:10.1002/anie.201907650.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907650

 

6. Angew:自组装纳米纤维用于精确定位肿瘤相关成纤维细胞和肿瘤成像

肿瘤的复杂性使得开发高灵敏度的肿瘤成像探针面临着严峻的挑战。国家纳米科学中心聂广军研究员王浩研究员合作设计了一个对成纤维细胞活化蛋白-α(FAP-α)响应的肽链型近红外探针,它可以特异性地在癌症相关成纤维细胞(CAF)的表面原位形成纳米纤维。

 

这种组装/聚集诱导的保留(AIR)效应也使得该探针具有很好的肿瘤积累效果。与无聚集效应的分子相比,在给药24小时后该探针在肿瘤内的信号可以增强5.5倍,诊断时间窗口可达到48小时。并且该探针具有的选择性组装的性能也可提高其在肿瘤和其他器官(如肝脏和肾脏)中积累的差异,进而使得其在肿瘤的信号强度分别比在肝脏和肾脏中高4倍和5倍以上。而由于这种增强的肿瘤成像能力,该探针可以看到直径约2毫米的小肿瘤,表明其具有很好的敏感度。


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Xiao-XiaoZhao, Li-Li Li, Ying Zhao, Guangjun Nie, Hao Wang. et al. In situ Self-Assembled Nanofibers Precisely Position Cancer Associated Fibroblasts forImproved Tumor Imaging. Angewandte Chemie International Edition.2019

DOI:10.1002/anie.201908185

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908185

 

 

7. Angew: 含纳米通道的碳纤维中浸渍超细Sb纳米晶助力钾离子电池

基于锑(Sb)的纳米复合材料因为具有大的理论容量和合适的工作电压成为用于电池有吸引力的一类负极材料。然而,迟缓的钾离子扩散特性,不稳定的Sb /电解质界面和巨大的体积变化构成了严重的挑战,阻碍了基于Sb的负极在钾离子电池(PIB)的实际应用。

 

南京师范大学周小四团队报道了一种简单可行的策略,用于将超细Sb纳米晶体原位封装在由纳米通道阵列组成的碳纳米纤维中(u-Sb @CNF),解决了上述问题,实现了高性能的PIB。超小型Sb纳米晶体和中空纳米通道可实现快速的K +运输和应力缓解。有趣的是,由聚集的u-Sb @ CNF组成的独立而有弹性自支撑材料可直接用作负极,因此不需要导电添加剂和粘合剂。该材料展示出优异的电化学性能,在1A g-1下2000次循环后保留225 mAh g-1的可逆容量。


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XufangGe, Shuhu Liu, Man Qiao, Yichen Du, Yafei Li, Jianchun Bao, Xiaosi Zhou,Enabling Superior Electrochemical Properties for Highly Efficient PotassiumStorage via Impregnating Ultrafine Sb Nanocrystals withinNanochannel-Containing Carbon Nanofibers, Angewandte Chemie InternationalEdition, 2019.

DOI:10.1002/anie.201908918

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908918

 

8. Angew:可作为光敏剂的聚合物包封的双(dipyrrinato)锌(II)配合物

近年来,光动力疗法(PDT)被广泛用于治疗各种癌症。然而,临床上使用的光敏剂(PSs)往往存在着溶解度差、肝毒性高、易被光漂白、易聚集、清除效率慢等缺点。中山大学巢晖教授团队和巴黎文理研究大学Gilles Gasser团队合作制备了一种双(dipyrrinato)锌(II)配合物并将其作为PDT的PSs。

 

实验利用重原子效应可以促进这些配合物的系统间交叉(ISC),进而将激发态由单态转变为三重态,从而实现单态氧(1O2)的生成。而为了克服水淬效应并提高其水溶性,实验将化合物进一步封装在聚合物基体中。在没有观察到暗毒性的条件下,其在500nm激光照射下对不同的癌细胞都具有很好的光毒性。


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JohannesKarges, Hui Chao, Gilles Gasser. et al. Polymeric Encapsulation of NovelHomoleptic Bis(dipyrrinato) Zinc(II) Complexes with Long Lifetimes forApplications as Photodynamic Therapy Photosensitisers. Angewandte ChemieInternational Edition. 2019.

DOI:10.1002/anie.201907856

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907856

 

9. Angew:DNA稳定的Ag纳米团簇的晶体结构

在过去的15年里,科学家们常使用DNA作为支架来稳定小的单分散的银纳米团簇。这些DNA模板化纳米团簇由于其有趣的光物理特性而引起了广泛的关注。近日,丹麦哥本哈根大学Tom Vosch日本上智大学Jiro Kondo等团队合作,报道了DNA保护的近红外发射Ag16纳米团簇(DNA‐Ag16NC)的单晶结构。

 

该晶体的不对称单元包含两个DNA-Ag16NCs;多种相互作用促进了DNA-Ag16NCs晶体的堆积,如磷酸-Ca2+-磷酸相互作用、两个相邻的胸腺嘧啶之间π堆积等。单个Ag16NC被两个DNA十聚体限制,呈horse‐shoe状构象。两个DNA链在团簇周围紧密缠绕,使得Ag16NC几乎完全不受溶剂环境的影响。该单晶结构的报道使得明确该类发射体结构/光物理性质关系成为了可能,并为贵金属簇的荧光成像和传感方面的研究开辟了新的道路。


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CeciliaCerretani, Tom Vosch* and Jiro Kondo*, et al. Crystal structure of a NIR‐emitting DNA‐stabilized Ag16nanocluster. Angew. Chem. Int.Ed., 2019.

DOI: 10.1002/anie.201906766

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906766

 

10. Angew:利用多肽聚合物刷向干细胞高效地递送基因编辑蛋白

缺乏有效的方法将功能性蛋白递送给活细胞是目前生物医学所面临的一大核心问题。汉密尔顿学院Angela P. Blum教授加州大学圣地亚哥分校Gene W. Yeo教授Nathan C. Gianneschi教授合作报道了一种通过高密度细胞穿透性多肽聚合物刷来将活性DNA修饰的酶高效地递送给人类干细胞的策略。

 

实验将Cre重组酶与荧光聚合物载体相混合,并直接将其应用于诱导多能干细胞和HEK293T细胞。结果表明,使用该细胞穿透多肽聚合物刷可以有效增强对人类干细胞递送Cre递送效果,而这一结果也有望推广应用于其他的细胞类型。


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AngelaP. Blum, David A. Nelles, Gene W. Yeo, Nathan C. Gianneschi. et al. EfficientDelivery of a Gene Editing Protein to Stem Cells via Peptide BrushPolymers. Angewandte Chemie International Edition. 2019

DOI:10.1002/anie.201904894

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904894

 

11. AFM: 基于牙科树脂单体的NbO2/C锂电负极

二氧化铌(NbO2)具有高理论容量和出色的电子传导性,中科院宁波材料所夏永高Jin ZhuYa-Jun Cheng宁波诺丁汉大学Binjie Hu团队使用牙科树脂单体(双酚A缩水甘油基二甲基丙烯酸酯,Bis-GMA)作为溶剂和碳源,乙醇铌(NbETO)作为前体,通过煅烧合成均匀嵌入碳基质中的NbO2纳米颗粒。

 

由于NbETO和Bis-GMA之间的醇解反应引起的孔隙率增加,低的Bis-GMA / NbETO质量比(从1:1到1:2)能够使Nb(V)转化为Nb(IV)。所制备的复合物在1C下 500次循环后有225 mAh g-1的可逆容量,循环中库仑效率超过99.4%。此外,研究者利用各种实验和理论方法分析了NbO2 /碳纳米复合物的锂化/脱锂机理。


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QingJi, Xiangwen Gao, Qiuju Zhang, Liyu Jin, Da Wang, Yonggao Xia, Shanshan Yin,Senlin Xia, Nuri Hohn, Xiuxia Zuo, Xiaoyan Wang, Shuang Xie, Zhuijun Xu, LiujiaMa, Liang Chen, George Z. Chen, Jin Zhu, Binjie Hu, Peter Müller-Buschbaum, Peter G.Bruce, and Ya-Jun Cheng, Dental Resin Monomer Enables Unique NbO2/Carbon Lithium-Ion Battery Negative Electrode with Exceptional Performance, Adv.Funct. Mater., 2019.

DOI:10.1002/adfm.201904961

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201904961

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