1. Nature Commun.:离子液体辅助下等离子体光转化CO2成C1-C3碳氢化合物
光化学将CO2转化为燃料有望成为一种以化学键形式储存间歇太阳能的策略。然而,由于动力学方面的挑战,这种策略很少能生产出高能源价值的碳氢化合物。近日,伊利诺伊大学香槟分校Prashant K. Jain团队报道了一种由CO2和H2O在绿光驱动下合成C1-C3碳氢化合物的策略。在这种方法中,Au纳米粒子的等离子体激发在纳米颗粒/溶液界面产生有利于CO2活化的富电荷环境,且离子液体稳定在该界面形成带电中间体,促进多步还原和C-C耦合。在最优条件下,甲烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯的光合选择性为C2+ 50%左右。
Sungju Yu and Prashant K. Jain*. Plasmonicphotosynthesis of C1–C3 hydrocarbonsfrom carbon dioxide assisted by an ionic liquid. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10084-5
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10084-5
2. Angew:全无机胶体纳米晶柔性偏光器
具有各向异性结构的无机单晶通常具有较高的脆性和刚度,因此柔性聚合物被用于取代无机晶体,但其热拉伸诱导定向过程较为繁琐,且定向分子链在老化过程中容易还原为随机取向。近日,清华大学王训等多团队合作,采用湿纺法制备了具有各向异性、透明、柔性和稳定(ATFS)等特征的纳米线(NW)薄膜材料,该材料显示出巨大的光学应用潜力。实验发现,该NW薄膜具有双折射性,其双折射率高于许多聚合物;它还显示出对紫外光的偏振吸收和可见光的各向异性散射效应。进一步实验发现,由NWs和量子点(QDs)组成的复合薄膜具有良好的荧光偏振特性。
Simin Zhang, Xun Wang,* et al. All-inorganic Colloidal Nanocrystal Flexible Polarizer. Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902240
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902240
3. Angew:非层状镁低温剥离为二维晶体
层状前体的物理剥离是制备2D晶体最普遍的技术之一,然而,这种方法自然地被认为本质上不适用于非层状体。中科院上海硅酸盐研究所施剑林课题组确定了金属镁在低温(CT)下的平面解理分化,并且开发了非层状镁到2D晶体的低温剥离策略。研究发现,Mg晶格响应外部机械应力的解理各向异性源于CT诱导的基底滑动特异性的失活,其导致垂直于c轴的基底解理。剥离的新型2D Mg晶体表现出明显的局部表面等离子体共振,对于捕获和转换太阳能的应用具有很大的潜力。
Chen Zhang, Yingfeng Xu, Ping Lu, ChenyangWei, Chenxi Zhu, Heliang Yao, Fangfang Xu, Jianlin Shi. Cryogenic Exfoliationof Non‐layered Magnesium into Two-Dimensional Crystal.Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201903485
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903485
4. Angew综述:锂离子电池高能正极材料的研究进展
通过增加电池电压和稳定容量是开发下一代锂可充电电池新型正极材料的最佳方式,为实现这一目标,了解材料的原理并认识到最先进的正极材料所面临的问题是必不可少的先决条件。韩国东国大学Yong-Mook Kang和成均馆大学Won-Sub Yoon团队讨论了可用于制造下一代锂离子电池的各种高能正极材料,包括高镍和富锂层状氧化物材料、高压尖晶石氧化物、聚阴离子氧化物、阳离子无序岩盐氧化物和转化机理材料,对这些材料一般反应和降解机制以及相应各自缺点的主要挑战和策略。
Wontae Lee, Shoaib Muhammad, Chernov Sergey,Hayeon Lee, Jaesang Yoon, Y. M. Kang, Won-Sub Yoon. Advances in the CathodeMaterials for Making a Breakthrough in the Li Rechargeable Batteries.Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902359
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902359
5. JACS:MOF辅助红细胞的低温保存
开发模拟抗冻蛋白的混合纳米材料可以调节和抑制冰晶的生长来帮助用于细胞或者组织的冷冻保存。新墨西哥大学朱伟团队和C. Jeffrey Brinker团队介绍了一种利用锆(Zr)基MOF纳米颗粒来在不需要任何有毒的有机溶剂的情况下对红细胞(RBCs)进行冷冻保存的策略。这种MOF具有水相稳定性好、溶血活性低的优点以,其表面具长周期排列有机配体可以为识别和匹配冰晶体晶面提供精确的氢供体间距。
实验采用五种不同孔径、不同表面化学性质、不同骨架拓扑结构的Zr基MOF材料对RBCs进行了低温保存。实验结果表明,MOF不仅具有抑制冰晶再结晶的作用,而且可以作为加速冰晶融化的催化剂。低温保存实验表明,MOF可以使得红细胞的回收率达到40%左右,其效果也好于目前常用的羟乙基淀粉聚合物。
WeiZhu, Wei Zhu, et al. Metal-Organic Framework Nanoparticle-Assisted
Cryopreservationof Red Blood Cells. Journal of the American Chemical Society,2019.
DOI:10.1021/jacs.9b00992
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00992
6. AM:光触发原位凝胶化可以通过重复刺激实现光动力-免疫治疗
光动力疗法(PDT)具有激发全身抗肿瘤免疫反应的潜力。但是乏氧的肿瘤微环境会限制PDT的疗效,而且常规PDT后的免疫反应通常不足以消除转移性肿瘤。苏州大学刘庄教授团队设计了一种光致原位凝胶体系,它是以光敏剂修饰的过氧化氢酶和聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA) 作为聚合物基体,并进一步将免疫佐剂纳米颗粒引入该系统中以在PDT后实现抗肿瘤免疫反应。
实验将混合前驱体溶液局部注射到肿瘤中,在光照下可以使得PEGDA发生聚合来诱导原位凝胶化。这种混合水凝胶可以在肿瘤内长期保留,使肿瘤的乏氧微环境得到缓解并进行多次的PDT治疗来刺激产生显著的免疫反应。随后实验进一步将其与抗细胞毒性T淋巴细胞抗原-4检查点阻断相结合,这样不仅可以抑制远端肿瘤的生长,还可以有效地保护长期免疫记忆防止肿瘤复发。
Zhouqi Meng, Zhuang Liu, et al.Light-Triggered In Situ Gelation to Enable Robust Photodynamic-Immunotherapy byRepeated Stimulations. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900927
https://doi.org/10.1002/adma.201900927
7. AM:通过热膨胀跟踪铅卤化钙钛矿中的结构相变
铅卤化钙钛矿材料因其出色光电特性成为光电半导体领域的宠儿,它们有望在未来光伏器件中占据一席之地。众所周知,这些材料会因温度的变化经历许多结构相变,从而改变了它们的光学和电子特性。然而,在每个阶段中精确的相变温度和精确的晶体结构在文献中是有争议的。
近日,鲁汶大学Keshavarz,M和J.Hofkens 使用高分辨率电容膨胀计测量低于室温的APbX3单晶(A =甲基铵(MA),甲脒(FA); X = I,Br)的线性热膨胀,以确定相变温度。对于δ-FAPbI3,研究人员发现了两个在173和54K以下的负热膨胀的宽区域,以及之前未报道的FAPbBr3的级联急剧转变。通过粉末X射线衍射鉴定它们各自的晶相。此外,研究人员还证明了在MA化合物的结构相变下,在稳态照射下的传输显着改变。该工作的研究结果为晶体结构随温度的演变提供了先进的见解。
Keshavarz.M. Hofkens, J. et al. Tracking Structural Phase Transitions in Lead-HalidePerovskites by Means of Thermal Expansion. Advanced Materials, 2019.
DOI:10.1002/adma.201900521
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201900521
8. AM:揭示钙钛矿结晶途径
混合钙钛矿在提高太阳能电池效率方面取得了实质性成功,但复杂的钙钛矿晶体形成途径仍然是神秘的。近日,香港中文大学Xinhui Lu研究团队通过原位掠入射广角X射线散射测量和三相形成揭示了旋涂过程中混合钙钛矿FA0.83MA0.17Pb(I0.83Br0.17)3的详细结晶过程。
确定阶段:I)前体溶液; II)六方δ-相(2H); III)复合相包括六方多型(4H,6H),MAI-PbI2-DMSO中间相和钙钛矿α相。相关器件性能和非原位表征表明存在覆盖阶段II持续时间的“退火窗口”。旋涂膜应在"退火窗内"内退火,以避免在钙钛矿结晶过程中形成六方多型,从而实现良好的器件性能。值得注意的是,可以通过在混合钙钛矿中掺入Cs 离子来控制结晶途径。结合密度泛函理论计算,具有充分的Cs +的钙钛矿系统将通过在动力学和热力学上促进α相的形成来绕过阶段III中的第二相的形成,从而显着延长退火窗口。该研究提供了制造混合钙钛矿器件的时间敏感性的基本原因以及调控钙钛矿结晶路径以获得更高性能的深刻指导。
Qin, M.Lu, X. et al. Manipulating the Mixed-Perovskite Crystallization PathwayUnveiled by In Situ GIWAXS. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201901284
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901284.
9. AEM:CsPbBr3纳米线融合成薄膜,提高钙钛矿太阳能电池性能
布朗大学Nitin P. Padture、Ou Chen、Yuanyuan Zhou等人报道了CsPbBr3钙钛矿纳米线用于改善块状钙钛矿薄膜的表面电子态,在PSC的钙钛/HTL界面形成成分分级的异质结。研究发现,纳米线形态是实现钙钛矿膜表面状态的横向均匀性的关键,进而制备近理想的渐变异质结。得到的PSC显示出高达21.4%的效率,以及高工作稳定性。
Zhang, Y., Yang, H., Chen, M., Padture, N. P.,Chen, O., Zhou, Y. Fusing Nanowires into Thin Films: Fabrication of Graded-HeterojunctionPerovskite Solar Cells with Enhanced Performance. Advanced Energy Materials,2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900243
https://doi.org/10.1002/aenm.201900243
10. AFM:共轭聚合物提高钙钛矿太阳能电池性能
香港大学Aleksandra B. Djurišić和南方科技大学Xugang Guo、何祝兵团队研究了在钙钛矿薄膜沉积的反溶剂处理步骤中添加共轭聚合物剂, 聚(联噻吩亚胺)(PBTI)的影响。发现PBTI结合在晶界内,这使得钙钛矿膜结晶度的改善和缺陷减少。PBTI产生的成功缺陷钝化降低了复合损耗,从而提高了效率。此外,光稳定性也得到大大改善,这可归因于减少的离子迁移。与对照组的18.89%相比,PBTI电池的最佳效率为20.67%,在光照下600小时后,保持仍超过70%的初始效率。
Chen, W., Wang, Y., Pang, G., Koh, C. W.,Djurišić, A. B., Wu, Y., Tu,B., Liu, F.‐z., Chen, R., Woo, H. Y., Guo, X., He, Z.Conjugated Polymer–Assisted Grain Boundary Passivationfor Efficient Inverted Planar Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials,2019.
DOI: 10.1002/adfm.201808855
https://doi.org/10.1002/adfm.201808855