施剑林、邢达、陆俊、邵宗平、霍峰蔚、胡勇胜等成果速递丨顶刊日报20191115
纳米人 纳米人 2019-11-15
1. AM: 同时创造金属离子和晶格氧活性位点,赋予金属氧化物高OER催化活性

析氧反应(OER)是电化学全水解产氢的关键步骤,缓慢的OER动力学过程在很大程度上阻碍了全分解水系统的应用。因此,开发高效、低成本的析氧反应电催化剂对许多化学和能源转化技术至关重要。金属氧化物的多样性和灵活性为通过调整它们的物理化学性质来增强催化活性提供了许多自由度,材料空位(如氧空位)是OER催化剂的理想催化位点,其可以提高材料导电性,调节催化材料表面与氧中间体的相互作用,降低动力学能垒,从而提高OER性能。然而,当前金属氧化物的OER催化活性位点仍然局限于金属离子或晶格氧之一,而且如何调控催化剂中氧空位和金属离子的含量仍然是较大的挑战。

 

近日,南京工业大学邵宗平Wei Zhou团队采用易操作和可扩展的溶胶-凝胶法设计制备了一种新的具有独特的由蜂巢类网络组成的六边形结构的复杂氧化物Ba4Sr4(Co0.8Fe0.2)4O15(hex-BSCF),其表现出超高的OER活性。结合X射线吸收光谱分析和理论计算证实,表面上的四面体Co离子和氧八面体离子都是活性位点。该hex-BSCF材料在0.1 M KOH溶液中以340 mV的低过电位(和47 mV/dec的Tafel斜率)可达到10 mA/cm2的电流密度,超过了大多数报道过的金属氧化物OER活性,同时具有优异的耐久性。该工作通过合理设计具有多个活性位点的结构,为大幅度提高金属氧化物的催化活性提供了新的途径。


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Yinlong Zhu, Hassan A. Tahini, ZhiweiHu, Zhi-Gang Chen, Wei Zhou, Alexander C. Komarek, Qian Lin, Hong-Ji Lin,Chien-Te Chen, Yijun Zhong, M. T. FernándezDíaz, Sean C. Smith, Huanting Wang,Meilin Liu, Zongping Shao. Boosting Oxygen Evolution Reaction by Creating BothMetal Ion and LatticeOxygen Active Sites in a ComplexOxide. Advanced Materials, 2019.

DOI:10.1002/adma.201905025

https://doi.org/10.1002/adma.201905025

 

2. AM:用于近红外传感的高性能溶液法制备的有机光电探测器

对近红外(NIR)光的灵敏检测可实现在学术研究和工业中的许多重要应用。目前的有机光电探测器由于低的吸收截止,低响应性和偏压下的暗电流大等因素而显示出低的NIR灵敏度。近日,加利福尼亚大学Guillermo C. Bazan和Thuc‐Quyen Nguyen团队介绍了一种基于新型超窄带非富勒烯受体CO1-4Cl的有机光电探测器。

 

该探测器在NIR光谱区域(920-960 nm)中具有超过0.5 A W-1的灵敏度,这是目前报道的有机光电二极管文献中的最高值。通过有效延迟空间电荷限制电流的产生并抑制漏电流,所制备的优化后的器件在高达1010 nm的NIR光谱区域显示出1012Jones的探测度,表明其在实际应用中的潜力。


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Jianfei Huang, Jaewon Lee, Joachim Vollbrecht,Viktor V. Brus, Alana L. Dixon, David Xi Cao, Ziyue Zhu, Zhifang Du, HengbinWang, Kilwon Cho, Guillermo C. Bazan, Thuc‐Quyen Nguyen. A High‐PerformanceSolution‐Processed Organic Photodetector for Near‐Infrared Sensing. Adv.Mater., 2019.

DOI:10.1002/adma.201906027

https://doi.org/10.1002/adma.201906027

 

3. Angew:光敏蓝藻细胞增强PDT疗效

在各种恶性肿瘤治疗中,持续的肿瘤氧合作用是至关重要的,尤其是II型光动力治疗(PDT),其严重依赖于肿瘤内氧水平以产生活性氧。在此,中科院上海硅酸盐研究所施剑林研究团队通过光合蓝藻细胞和Chlorine6(Ce6)光敏剂的杂交产生Ce6整合的光敏细胞,即ceCyan,为克服II型PDT肿瘤障碍提供了一种简便的方法。

 

在单源激光(660 nm)照射下,蓝藻细胞会通过光合作用持续产生O2,而整合的光敏剂会立即产生大量的活性单线态氧 (1O2),从而可以在杂交细胞中同时实现对恶性肿瘤的破坏。基于级联氧化和光敏效应,显性细胞毒性和光动力学疗法已在体外和体内成功被证明。这项工作为基于杂交微生物的生物相容性和有效的PDT提供了一个概念性和实践性的范例,展示了微生物纳米医学在临床PDT中的广阔应用前景。


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Minfeng Huo, Liying Wang, Linlin Zhang, et al.Photosynthetic Tumor Oxygenation by Photosensitized Cyanobacterial Cells forEnhanced Photodynamic Therapy. Angew.Chem. Int. Edit., 2019.

https://doi.org/10.1002/anie.201912824

 

4. Angew:高度不对称的Au(III)η3烯丙基配合物

过渡金属烯丙基配合物已有广泛的研究,它是各种金属有机催化反应中的关键中间体。尽管烯丙基配体是有金属机化学中经典的不饱和、离域配体之一,但文献中很少有Au(III)烯丙基配合物的报道。关于这种配合物只有少许的DFT计算研究,以及使用质谱技术在气相中进行的一项实验研究。

 

近日,奥斯陆大学Mats TilsetAinara Nova等通过用AgNTf2处理Au(η1-烯丙基)Br(tpy)(tpy = 2-(对甲苯基)吡啶)成功合成了高度不对称的Au(III)η3烯丙基络合物。作者对所得的η3烯丙基配合物进行了NMR和X射线晶体学表征。DFT计算和变温1H NMR表明该配合物的烯丙基配体具有高流动性。


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Marte Sofie Martinsen Holmsen, Ainara Nova*,Mats Tilset*, et al. A highly asymmetric Au(III) η3 allylcomplex. Angew. Chem. Int.Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201912315

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912315

 

5. Angew:种子缺陷引导对称枝状金属纳米晶体生长

等离激元纳米晶体(NCs)具有可调的局部表面等离激元共振(LSPR),为安全设备,生物传感器,多相催化,光热疗法和等离激元增强光谱学提供了新的机会。通过改变它们的大小,形状,组成和环境,可以设计NCs的消光(散射+吸收率)光谱和电场(EF)增强功能,以用于特定应用。

 

近日,印第安纳大学Sara E. Skrabalak安特卫普大学Sara Bals等使用含有不同平面缺陷分布的种子来生长枝状NCs,系统的分析了种子缺陷分布如何引导NCs分枝。通过多模电子断层扫描对产物进行表征以及在不同的过度生长阶段对NCs形态进行分析表明,分枝模式是由种子缺陷引起的,种子表面出现分支与以表面能为代价使体积应变能最小化是一致的。该工作与单晶种子中枝状NCs的生长形成对比,为对称枝状等离激元NCs的合成提供了新的范例。


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Joshua D. Smith, Sara Bals,* Sara E.Skrabalak*, et al. Defect‐Directed Growth of Symmetrically Branched MetalNanocrystals. Angew. Chem.Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201913301

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913301

 

6. EES: 20.6%转换效率!基于无掺杂分子空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池

有机分子空穴运输材料(HTMs)比高分子和无机分子空穴运输材料更易于制备高纯度的钙钛矿太阳能电池(PSCs)。还需要构建没有掺杂剂和添加剂的PSCs,以避免棘手的工程和稳定性问题。近日,英属哥伦比亚大学Curtis P.Berlinguette联合萨斯喀彻温大学Timothy L. Kelly报告在没有任何掺杂剂或中间层的情况下,在反向(p-i-n)PSC中使用分子HTM的制备了功率转换效率(PCE)达到20.6%的光伏器件。

 

研究发现对包含氧化还原活性三苯胺(TPA)单元的基于螺线的无掺杂剂的HTM(表示为DFH)进行退火,使之具有垂直于基底的优先分子结构。该结构顺序受DFH二恶烷基团的强分子间相互作用支配,具有很高的固有空穴迁移率(1×10-3 cm2·V-1·s-1)。DFH退火膜还可以生长较大的钙钛矿晶粒(最大2μm),从而最大程度减少PSC中的电荷重组。 


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Berlinguette,C. P. Kelly, T. L. et al. Dopant-free molecular hole transportmaterial that mediates a 20% power conversion efficiency in a perovskite solarcell. EES 2019.

DOI:10.1039/C9EE02983D

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/ee/c9ee02983d

 

7. AEM: 废软木衍生的分级多孔碳的孔结构调控及其对储钠性能的影响

多孔结构设计通常被认为是提高钠离子电池(NIBs)离子输运能力和为无序碳负极提供活性位点的可靠策略。在本文中,中科院物理所的胡勇胜Yaxiang Lu等通过调控废软木衍生的分级多孔碳的孔结构实现了高效储钠性能。这种硬碳材料得益于其前驱体的天然孔结构而具有一种新型的分层多孔构造。

 

研究人员采用有效骨架密度试验结合小角X射线散射分析(SAXS)得到了材料内部封闭的孔结构信息。他们根据孔信息与分级多孔硬碳材料的电化学性能相关性得到了以下结论:提高热解温度以减少开孔(与初始容量损失有关)和增加闭孔(与平台容量有关)可使半电池的比容量达到360 mAh/g并使得全电池的能量密度达到230 Wh /kg。同时,全电池在2C的倍率电流下循环2000次后容量保持率仍然达到71%。这种仿生高温封孔策略和对孔结构与性能关系的新认识为具有特定孔径和高钠储存能力的钠离子电池多孔碳负极的设计提供了指导。


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Yuqi Li, Yaxing Lu, Yongsheng Hu et al,Regulating Pore Structure of Hierarchical Porous Waste Cork‐Derived Hard CarbonAnode for Enhanced Na Storage Performance, Advanced Energy Materials, 2019

DOI: 10.1002/aenm.201902852

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201902852?af=R

 

8. AEM: MOF派生纳米颗粒定向自组装分级结构高效催化一氧化碳氧化

纳米颗粒的可控自组装在光、电、磁、催化、能源储存等领域前景巨大,但是实现该手段,尤其是较为复杂的分级结构的可控自组装是纳米科技应用中极具挑战的课题。尽管目前可以通过自组装合成多种各向异性或各向同性的纳米结构,但是多数都是基于高度分散于液相中的纳米颗粒的自组装。且该方法通常需要预先对纳米颗粒进行精细的修饰,不仅步骤繁琐,而且难以进一步构建分级结构。

 

近日,来自南京工业大学的霍峰蔚教授和阿拉贡国家实验室的Tianpin Wu和陆俊研究员合作利用MOFs上高度分散的金属节点及其较为适中的热稳定性采用热处理法构建了CuO分级结构,在保持MOFs八面体基本结构的前提下,分别制备了微球、纳米线、多面体的CuO分级结构。这是首次在无溶液条件下进行的分级结构合成。与MOFs派生的CuO八面体相比,自组装的分级结构CuO暴露活性位点更多,一氧化碳氧化性能更优。该方法为无溶液条件下可控自组装制备更为复杂的分级结构材料开辟了新途径。


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Suoying Zhang, Hang Li, Pengfei Liu, Lu Ma,Licheng Li, Weina Zhang, Fanchen Meng, Long Li, Zhuhong Yang, Tianpin Wu*,Fengwei Huo*, Jun Lu*, Directed Self‐Assembly of MOF‐Derived Nanoparticlestoward Hierarchical Structures for Enhanced Catalytic Activity in CO Oxidation,Advanced Energy Materials, 2019.

DOI:10.1002/aenm.201901754

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901754?af=R

 

9. Adv. Sci:利用负载抗原的纳米颗粒实现对抗原呈递细胞的靶向和特异性激活

免疫治疗在改善癌症治疗效果方面具有很好的应用价值。然而,癌症患者的抗原呈递细胞(APCs)往往不能有效地识别和处理肿瘤抗原并激活宿主的免疫反应。华南师范大学邢达教授团队开发了一种利用载有内源性抗原的纳米颗粒(EAC-NPs)改善癌症免疫治疗的方法,其中的抗原是从实体肿瘤和佐剂中分离出来的。

 

实验发现,EAC-NPs可以特异性靶向APCs并增强T细胞响应,从而提高抗肿瘤的疗效。机制研究表明,EAC-NPs可增强和延长免疫复合物在APCs中的保留,从而实现抗原的持续刺激以诱导CD4+和CD8+ T细胞的快速增殖,并显著提高瘤内CD4+ T/Treg和CD8+ T/Treg的比值。综上所述,这一研究工作利用纳米技术提高了肿瘤自身抗原的免疫原性和表达能力,从而为改善肿瘤的免疫治疗提供了一个新的高效策略。


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Hao-Cai Chang, Da Xing. et al. Targeting andSpecific Activation of Antigen-Presenting Cells by Endogenous Antigen-LoadedNanoparticles Elicits Tumor-Specific Immunity. Advanced Science. 2019

DOI: 10.1002/advs.201900069

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201900069

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