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Science/Nature系列子刊8篇丨顶刊日报20191111

纳米人  · 公众号  ·  · 2019-11-11 17:13

正文


1. Nat. Commun.:泡沫镍(NF)负载Ni-Fe配位聚合物用作高效OER催化剂

通过水裂解产生氧气,进而形成氢气,是最常见的氢气制备方法,然而缓慢的 OER 反应会严重限制整体的能量转换效率,此前有科研人员研究出了金属铱作为催化剂来提升反应效率,但其价格十分昂贵。另外,人们发展出大量高效且稳定的碱性 OER 电催化剂,然而在酸性 OER 电催化剂的研究却相对较少。由于在酸性 PEM 电解池中进行电催化反应具有更高的传质速度、产物纯度以及效率等优势,因此开发高效的酸性 OER 电催化剂具有重要意义。因此,设计制备高活性且稳定的 pH 范围广的 OER 电催化剂仍是一个巨大的挑战。

近日, 大连理工大学的孙立成 李福胜 等采用原位电化学沉积方法,设计制备了一种泡沫镍 (NF) 负载 Ni-Fe 配位聚合物 (NiFeCP/NF) ,用作 OER 的催化剂,其中电沉积后同时保留了配位和不配位的羧酸盐基团, NiFeCP/NF 具有出色的电催化 OER 活性,在 1.0KOH 10mA/cm 2 的过电位为 188mV ,同时 Tafel 斜率小,稳定性好。 NiFeCP/NF 在可逆氢电极上与 pH 无关的 OER 活性表明,协同质子 - 耦合电子转移 (c-PET) 过程是 OER 过程中的决速步。氘动力学同位素效应、质子库存研究和原子 - 质子转移测试表明,未配位的羧酸盐可以起到质子转移的作用,具有与氨基酸残基类似的功能,加速了质子转移的速度。该工作为设计制备高活性、低成本的 OER 催化剂提供了一种新的思路。



Wenlong Li, Fusheng Li, Hao Yang, Xiujuan Wu, PeiliZhang, Yu Shan, Licheng Sun. A bio-inspired coordination polymer as outstandingwater oxidation catalyst via second coordination sphere engineering. NatureCommunications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-13052-1

https://doi.org/10.1038/s41467-019-13052-1

2. JACS:手性介孔Ni催化剂的设计合成,表征及电化学应用

手性化合物的对映选择性合成对广泛的潜在应用(特别是在化妆品和制药工业中)至关重要。近来,由金属电沉积制备的手性imprinted介孔Pt膜,在同时存在非离子表面活性剂的溶变液晶相作为介孔原和手性模板的情况下,已被用作不对称合成的电催化剂和选择性固定相分离手性化合物。但是,Pt是一种昂贵的金属,因此必须探索将这一概念应用于其它金属的方法。

近日, 泰国Vidyasirimedhi科学技术研究所Chularat Wattanakit 波尔多大学Alexander Kuhn 等团队合作,在非离子表面活性剂Brij C10和手性化合物苯乙醇同时存在下,将醋酸镍进行电沉积,成功地制备了手性介孔Ni催化剂。DPV实验发现,所合成的手性介孔Ni材料可区分(R)-PE和(S)-PE对映体;并且可以电催化前手性化合物苯乙酮对映选择性还原,优先生成一种或另一种苯乙醇对映体,对映体选择性高达80%ee。该工作为开发用于合成手性化合物的低成本非贵金属基催化剂开辟了道路。



SunpetAssavapanumat, Marisa Ketkaew, Alexander Kuhn*, and Chularat Wattanakit*. Synthesis,Characterization and Electrochemical Applications of Chiral ImprintedMesoporous Ni Surfaces. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b10507

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10507


3. JACS:簇-核共组装形成小于1 nm的二维杂化CuO-PMA纳米片

在小于1 nm的尺度范围内,纳米材料显示出一些新颖而有趣的化学和物理特性,例如柔韧性,类聚合物的流变性等。然而,如何将杂化纳米材料的尺寸限制在1 nm以下仍是一个巨大的挑战。近日, 清华大学王训 等通过在成核步骤中将磷钼酸(PMA)团簇掺入无机材料(CuO)中,首次合成了小于1 nm二维(2D)杂化CuO-PMA纳米片(SNSs)。分子动力学(MD)模拟表明,PMA簇与CuO分子相互作用并共组装成稳定的2D正方形SNSs。

实验发现,CuO-PMA SNSs不仅在808 nm激光下表现出良好的光热转换性能,而且可以在1个日光照射下以95.72%的能量转换效率应用于太阳能蒸汽的产生。该工作为基于簇-无机材料的二维混合SNSs的合成与应用提供了广阔的前景。



JunliLiu, Wenxiong Shi, and Xun Wang*. Cluster-nuclei co-assemble into twodimensional hybrid CuO-PMA sub-1 nm nanosheets. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08818

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08818


4. Nat. Commun.: 用于提取有机半导体激子性质的广义斯塔克效应电调制模型

电调制(EM)光谱技术可以监测光激发时材料的极化率p和偶极矩u的变化,它可以直接洞察材料的激子性质。但是,从电调制光谱中提取Δp和Δu取决于材料的光吸收拟合,而不同器件几何结构中的光学效应可能会导致提取值发生较大变化。近日, 香港城市大学Sai-WingTsang 研究团队在常用的反射和传输设备体系结构中采用各种拟合方法进行的系统电调制研究。

研究发现,从测量结果和拟合结果之间的偏差得出的先前确定的连续状态阈值是可疑的。研究人员认为这种偏差是由忽略的光学干涉和电折射效应引起的。基于以上的发现,研究人员提出了一种综合了这两种效应的广义电调制模型,并且在所有有机膜厚度下,提取的Δp和Δu在反射和透射模式下均具有出色的一致性。



Tsang, S.-W. et al. Ageneralized Stark effect electromodulation model for extracting excitonicproperties in organic semiconductors. Nat. Commun. 2019.

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13081-w.pdf

5. Nat. Commun.: 可吸入的纳米颗粒用于长期控制肺转移

越来越多的证据表明,肿瘤微环境具有免疫抑制作用。因此,减轻肿瘤的免疫抑制对于诱导持续的抗肿瘤免疫至关重要。先前的研究是涉及肿瘤内注射的,而在此, 美国维克森林医学研究所Zhao Dawen课题组 报道一种可吸入的纳米颗粒免疫疗法系统,用于靶向肺部抗原呈递细胞(APCs),以增强针对肺转移的抗癌免疫力。在肺转移的小鼠模型中,吸入载有STING激动剂环状单磷酸鸟苷-腺苷单磷酸(NP-cGAMP)的磷脂酰丝氨酸包裹的脂质体,可使NP-cGAMP快速分布至肺部,随后被APCs吸收而不会引起免疫病理学。

NP-cGAMP旨在增强cGAMP的胞质释放以刺激APCs中STING信号传导和I型干扰素产生,从而导致多灶性肺转移中的促炎性肿瘤微环境。此外,分次辐射与吸入的NP-cGAMP协同递送至一个带有肿瘤的肺部,会引发全身性抗癌免疫力,从而控制两个肺部的转移,并使具有肺转移和反复肿瘤攻击的小鼠能长期生存。


Liu, Y., Crowe, W.N., Wang, L. et al. Aninhalable nanoparticulate STING agonist synergizes with radiotherapy to conferlong-term control of lung metastases. Nat Commun 10, 5108 (2019)

DOI: 10.1038/s41467-019-13094-5







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