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“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成中的“转换”

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2017-09-08 07:31

正文

文献浩烟如海,亮点无处不在。


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1. J. Am. Chem. Soc. ,  Article ASAP; DOI:10.1021/jacs.7b07496



【领域】:上转化材料(β-NaLnF4) —> 纳米颗粒生长控制(各向同性、各相异性生长)


【亮点】:在纳米颗粒合成过程中,通过调节前驱体的加入速度,控制合成出球状核壳结构和棒状核壳结构。快速加入形成球状核壳结构(如下图左),缓慢加入形成纳米棒结构(如下图右)。乍一看这篇文章的结论觉得有些奇怪,快速、大量加入前驱体反而会生成均匀的球状核壳结构。文中给出了解释,快速加入,会有很多均相成核的小纳米颗粒形成,这些小颗粒通过熟化、迁移到大颗粒从而形成均匀的球状核壳结构。缓慢滴加方式抑制了均相成核,也保证了不同晶面的差异化生长。




【点评】:关于核壳材料的各向同性生长还是差异化生长有很多文献和理论。主要需要考虑以下几个方面:1.前驱体的浓度;2.前驱体的扩散速度;3.前驱体在原有晶核不同晶面的反应速度;4.配体与晶面的结合力大小。

 

【重要图例】: 


不同形貌核壳结构示意图及其生长条件。

 

2. Chem. Mater., Article ASAP, DOI: 10.1021/acsnano.7b03821



【领域】:量子点(InP) —>  量子点纳米团簇之间的转换


【亮点】:纳米团簇(MSC)是一类非常特殊的纳米颗粒,尺寸通常不到2 nm。其与普通的纳米颗粒相比,表现出一些奇特的性质。在成核生长过程中,常常会先出现团簇,然后再形成纳米颗粒的情况。本文主要研究了InP MSC转变为Cd3P2 MSC的过程。研究发现首先是表面Z型配体的交换,然后是内部晶格的松弛与重排(如下图)。这一转换方式与传统的InP 量子点的转换方式略有不同。



【点评】:在这篇文章中,有个问题值得思考。为什么要研究InP MSCCd3P2 MSC的转变?在前人的文献中见过从Cd3P2出发合成InP(这是一种合成InP量子点的方式)。小编猜测,作者最终目标是研究InP量子点的结构,准备点说是研究InP与含Cd量子点之间的差异。因为无论是从荧光效率还是从发光的纯度来说InP与含Cd量子点有较大的差距,而人们还没有发现其中的根本原因。从InP MSC入手,通过这种离子交换、转变,从而观察、对比,是一条不错的探索方式。

 

【重要图例】


转变过程中的UV监测

 

3. Nano Lett.,  Article ASAP; DOI:10.1021/acs.nanolett.7b02239



【领域】:合金纳米颗粒 —>  核壳结构 —>  用于ORR


【亮点】:PdCu纳米颗粒与PtCu有很大的晶格错配( ~ 5.7 %)。本文采用晶种+共还原的方法成功合成出这种难以合成的PdCu@PtCu核壳材料,并发现生长过程中具有很强的晶面导向的选择性沉淀。


【点评】:无论是合金结构纳米颗粒还是核壳结构纳米颗粒,文章千千万。表面上看,似乎已经被玩的差不多了,可发掘的空间所剩无几,但仔细分析,其中还是有很多方面值得探索,比如前段时间我们分享的两篇关于合金有序度的文章(杨培东JACS:原子有序度引发的催化性能调变文章背后的故事:华东理工詹望成等人JACS研究思路剖析)。这篇文章则是从核壳的晶格错配角度出发,发现Facet –Dependent Deposition这点,从而深入研究。另外本文中对于晶面、晶格的分析清晰明了,值得参考学习(如下图所示)


【重要图例】


界面处晶格、晶面分析


电催化性能

 

4. Nano Lett., Article ASAP; DOI:10.1021/acs.nanolett.7b02698



【领域】:储能材料(锂电)—>  Fe2N@C 核壳结构材料


【亮点】:锂电一直是研究的热点。本文集中于锂电中一种廉价(Fe2N)电极材料的研究。Fe2N电极材料的最大缺点是循环寿命短,主要有两方面原因:1.在空气中Fe2N容易被氧化;2.在Li离子插入与脱附过程中,会导致SEI层(solid electrolyte interphase )的不稳定。为了解决这一问题,作者合成了Fe2N@C核壳材料,C壳的存在抑制了Fe2N被氧化,同时也增加了电极的稳定性(电极的体积膨胀从之前的90 %缩减到 9 %)。


【点评】:本文思路很清晰,针对传统材料的缺点(易被氧化、稳定性差),通过增加保护层改善这一不足。这种方法也很容易理解:解决易被氧化的的最直接手段是隔离;改善稳定性最直接手段是增加一个刚性框架。如果你也正被这两类问题所困扰,不妨试试本文中的方法。


【重要图例】


合成过程示意图

 

5. Nano Lett., Article ASAP; DOI:10.1021/acs.nanolett.7b02896



【领域】无机钙钛矿材料合成—> Cs4PhX6转化为CsPbX3


【亮点】:无机钙钛矿量子点材料自从15年问世以来,瞬间成为研究热点,各种合成方法层出不穷。本文从无荧光(可见区域)Cs4PbX6出发合成具有高荧光效率的CsPbX3材料。这种转换合成方式,并不是首次提出。本文的亮点在于从“PbBr2 deficient”机理过渡为“CsX rich”机理,同时通过水的引入以实现转化也很有意思。不仅如此,合成出的CsPbX3稳定性还得到了提升。


【点评】:小编认为这边文章最大的亮点在于有趣。无机钙钛矿量子点本是一类非常怕水的材料,以前实验室经常将其戏称为“见水死”,做实验的时候也要尽量避免水杂质。在本文中,水成为关键,水不仅使没荧光的钙钛矿发光,还增加了钙钛矿的抗水性能。确实有趣,有时候,你最害怕的东西却是最有用的东西。正所谓砒霜也是药。


【重要图例】




总结:今日5篇文献围绕“转换”而展开。第1,3,4篇从单一纳米颗粒转换为“核壳材料”,第2、5篇为纳米颗粒或者纳米团簇之间的转换。“转换”的作用要么是从应用出发,提高性能,要么是对机理、对结构的探索。

 


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