1. Joule:钛-钙钛矿负载的RuO2纳米粒子用于光催化CO2甲烷化
西班牙Josep Albero和Hermenegildo García团队发现在150℃下模拟太阳光照射中,钛酸锶(STO)上负载的RuO2纳米颗粒对CO2甲烷化具有突出的光热活性。RuO2/STO样品在150°C下108 mW/cm2 紫外可见辐射中CH4的生成速率为14.6 mmol CH4 h−1g−1。尽管RuO2/STO在可见光照射(> 400nm)下仍保持约50%的效率,但材料的光响应主要归因于UV光子。研究发现光催化电子-空穴对电荷分离的贡献较小。如果光催化剂足够有效,可在连续流动条件下运行。针对最有效的甲烷化光催化剂材料,在8小时长的实验中能够实现CH4稳态生产,速率达到30 μmol h−1。
Diego Mateo, Josep Albero, Hermenegildo García, Titanium-Perovskite-Supported RuO2 Nanoparticles for Photocatalytic CO2 Methanation, Joule, 2019.
DOI: 10.1016/j.joule.2019.06.001
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30270-3
2. Angew:碱金属阳离子增强NiOOH的析氧活性
镍基氧化物在碱性电解质中具有较高的本征活性和稳定性,已被广泛应用于OER催化剂。近日,莱登大学Marc T. M. Koper团队研究了碱金属阳离子(Li+、Na+、K+、Cs+)在含Fe和不含Fe杂质的碱性电解液中促进氢氧化氧镍(NiOOH) OER活性的影响。
循环伏安图表明,Fe杂质对OER活性有显著的影响;然而,在纯化和非纯化条件下,OER活性的趋势都是Cs+>Na+>K+>Li+,这表明无Fe Ni基催化剂OER活性具有内在的阳离子效应。原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究表明,NiOOH基电催化剂OER活性的阳离子依赖性与中间产物(NiOO‐)的形成有关,且电化学阻抗谱(EIS)研究表明,碱性阳离子对电化学表面积没有明显影响。作者认为,阳离子与Ni‐OO‐物种相互作用形成NiOO‐M+物种,而更大的阳离子(Cs+)能更好地稳定这些物种,而该物种是析氧反应的前驱体。
Amanda C. Garcia, Marc T. M. Koper*, etal. Enhancement of oxygen evolution activity of NiOOH by electrolytealkali cations. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905501
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905501
3. EES:23.4%效率!超低电压损耗、界面稳定的钙钛矿电池
麻省理工学院Seong Sik Shin和Moungi G. Bawendi团队采用独特的(线性烷基溴化铵/氯仿)的后处理溶液策略,用于在3D钙钛矿薄膜上有效合成层状钙钛矿(LP)。LP钝化层(形成3D/LP异质结构)可以有效钝化界面和晶界缺陷,同时增加了防潮性。在该策略中,沉积钝化层而不会破坏高质量钙钛矿底层,最小化非辐射复合位点,并防止钙钛矿界面处的载流子淬灭。这使得电池的开路电压损耗仅为~340 mV,器件的最高效率高达23.4%,认证效率为22.6%,稳定性也得到大幅度增强。此外,钙钛矿太阳能电池的电致发光EQE高达8.9%。
Yoo, J. J. et al. An Interface Stabilized Perovskite Solar Cell with High Stabilized Efficiency and Low Voltage Loss. Energy Environ. Sci., 2019
Doi:10.1039/C9EE00751B.
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00751b#!divAbstract
4. AEM:溶液制备碳纳米管透明电极用于钙钛矿电池
双壁碳纳米管位于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管之间。就光学密度而言,它们与单壁碳纳米管相当,但其机械稳定性和溶解性更高。日本东京大学Shigeo Maruyama,Yutaka Matsuo和韩国首尔国立大学Mansoo Choi团队利用双壁碳纳米管证明了溶液处理的透明电极具有这些优点,并且还将其应用在钙钛矿太阳能电池的。使用双壁碳纳米管透明电极的钙钛矿太阳能电池在没有回滞的情况下产生17.2%的换效率。作为第一个溶液处理的电极基钙钛矿太阳能电池,这项工作将为大尺寸,低成本和环保的太阳能设备铺平道路。
Jeon, I., Yoon, J., Kim, U., Lee, C., Xiang,R., Shawky, A., Xi, J., Byeon, J., Lee, H. M., Choi, M., Maruyama, S., Matsuo,Y., High‐Performance Solution‐Processed Double‐Walled Carbon Nanotube Transparent Electrode forPerovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1901204. https://doi.org/10.1002/aenm.201901204
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901204
5. Nano Lett.:嵌段共聚物电解质中的缺陷在离子传导中的作用
具有离子电导性的嵌段共聚物可以通过相分离成纳米结构来克服传统均聚物电解质的局限性,使用嵌段共聚物电解质能够同时改善包括离子电导率和机械稳定性在内的多种材料性能。但是,在聚合物电解质体相材料中所有纳米尺度的离子传输路径未知的情况下要想对其离子传输性质的构效关系进行深入理解是十分困难的。
在本文中,美国芝加哥大学Paul等使用薄膜和交叉电极对离子导电的嵌段共聚物中的离子传导结构与性质关系进行了研究。他们采用定向自组装技术控制苯乙烯-嵌-聚(2-乙烯基吡啶)薄膜的结构成像,然后将聚(2-乙烯基吡啶)选择性地转化为离子导体。在该嵌段共聚物中离子导电率与电极间连接路径的总数和路径长度成正相关。如果电解质薄膜中存在单个缺陷(比如离子传导路径中的位错),那么该传输路径会断开并阻止该路径对导电性的贡献,从而致使薄膜的介电常数增加。该研究结果对作为离子导电膜的嵌段共聚物电解质的设计和加工具有深远的意义。
Yu Kambe, Paul F. Nealey et al, Role ofDefects in Ion Transport in Block Copolymer Electrolytes, Nano Letters, 2019
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01758
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01758
6. ACS Nano:磁-光纳米平台用于对小鼠肿瘤进行多模态成像
多模态成像可以使用更多的成像模式来对活体对象进行成像,目前在癌症诊疗领域受到了人们的普遍关注。斯坦福大学医学院饶江宏教授团队制备了一种纳米粒子MMPF NPs,它可以对异种移植的肿瘤活体小鼠进行磁粒子成像(MPI)、磁共振(MRI),光声和荧光成像(MPI)。MMPFNPs可通过MPI来对体内的NPs进行长期、动态、准确的实时定量,并可以对肿瘤进行超敏感的MPI成像。此外,该纳米颗粒也具有较长的血液循环 (半衰期为49小时)和较高的肿瘤摄取效果(18%ID/g)。研究结果表明,MMPF NPs可通过同时进行MPI、MRI、荧光和光声成像来实现对小鼠肿瘤的多模态成像,其在小鼠皮下和原位肿瘤模型中都有着突出的成像效果。
Guosheng Song, Jianghong Rao. et al. AMagneto-Optical Nanoplatform for Multimodality Imaging of Tumors in Mice. ACS Nano.2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b01436
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01436
7. 刘斌ACS Nano:基于Cu(II)的MOF用于肿瘤细胞激活的光动力治疗
设计开发在靶点被激活的光敏剂(PSs)和减少内源性抗氧化剂对活性氧(ROS)的消耗有望实现具有最低非特异性光毒性的成像指导的光动力治疗(PDT)。新加坡国立大学刘斌教授团队选用基于羧酸Cu(II)的MOF-199作为惰性载体来递送PSs,并且在递送过程中负载的PSs不会被光激活。在材料被细胞摄取后,MOFs中的Cu(II)能有效清除内源性谷胱甘肽,同时诱导MOF-199分解去释放PSs,恢复其产生ROS的能力。体内外实验结果证明,该平台可以实现高效的肿瘤,PDT,并且大大降低对正常细胞的光毒性。
Yuanbo Wang, Bin Liu. et al.Cancer-Cell-Activated Photodynamic Therapy Assisted by Cu(II)-Based Metal−Organic Framework. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b01665
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01665
8. Chem. Sci.:基于金属纳米颗粒的乏氧肿瘤放疗策略研究
放射治疗(RT)是最有效和最常见的临床癌症治疗方法之一。然而,高剂量的电离辐射对肿瘤周围正常组织也有损伤作用。因此,越来越多的研究致力于开发高原子序数(Z)的金属纳米材料作为放射增敏剂,从而实现将更多的能量聚焦到肿瘤部位进行放疗增强。然而,这些金属纳米材料介导的RT往往具有高度的O2依赖性,但是大多数实体肿瘤内的O2浓度都较低,这也严重妨碍了这些纳米材料的放疗增敏效果。因此需要开发新型金属纳米材料作为放疗增敏剂进而克服肿瘤乏氧诱导的治疗抗性。目前,解决乏氧肿瘤的有效的方法是引入可以提高O2水平的纳米材料,即通过递送外源性O2、原位生成O2、增加瘤内血流或降低HIF-1表达等提高来实体肿瘤的O2水平。
中科院高能物理研究所谷战军团队和国家纳米科学中心赵宇亮院士团队合作综述了近年来金属基纳米材料在乏氧肿瘤的放射治疗中的研究进展,并对金属基纳米材料在乏氧肿瘤的放射治疗中的设计原则和工作机理进行了详细的探讨。
Chenyang Zhang, Zhanjun Gu, Yuliang Zhao. et al. Strategies based on metal-based nanoparticles for hypoxic-tumor radiotherapy. Chemical Science. 2019
DOI:10.1039/C9SC02107H
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc02107h#!divAbstract