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納米材料前沿研究成果精選

2017-11-06 10:08:20 作者：本網(wǎng)整理來源：材料人分享至：

1.Adv.Funct.Mater.: 氧化石墨烯新型納米復(fù)合材料

近日，來自日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的Zheng-Ming Wang教授（通訊作者）報道了一種含有石墨烯氧化物（GO）和周期性介孔二氧化硅（PMS）的三明治型納米復(fù)合材料，并首次用同步輻射原位小角度X射線散射測量證實了GO和表面活性劑混合物中尺度有序結(jié)構(gòu)的存在。納米復(fù)合材料中PMS的通道深度和孔壁成熟度受硅酸四乙酯水解反應(yīng)時間的控制。通過改變烷基三甲基銨（CnTA +）模板的鏈長，孔徑可以而在1-5nm的范圍內(nèi)變化，并且所有樣品都具有高比表面積。作者成功地從GO和PMS中構(gòu)建了一種新型的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有均勻的孔隙、大的比表面積和孔體積，在吸附和催化劑領(lǐng)域具有更為廣闊的前景。

文獻(xiàn)鏈接：Sandwich-Type Nanocomposite of Reduced Graphene Oxide and Periodic Mesoporous Silica with Vertically Aligned Mesochannels of Tunable Pore Depth and Size（Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201704066）

2.Adv.Funct.Mater.: 協(xié)同配體對混合納米結(jié)構(gòu)合成的影響機(jī)理研究

混合納米結(jié)構(gòu)（HN）材料，其設(shè)計難點在于對選擇混合形成原理的理解，這不僅涉及到納米顆粒的尺寸與形狀，還關(guān)系到表面配體的界面現(xiàn)象。近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)楊明教授（通訊作者）報道了HN的形成機(jī)理，過組合實驗和理論研究系統(tǒng)地解釋了HN形成中復(fù)雜的配體作用，成功建立了化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中分子水平組織與納米尺度定位的聯(lián)系。研究結(jié)果表明，兩種“短”配體（檸檬酸鹽和沒食子酸）的存在可以誘導(dǎo)具有不同大小的Ag和CdxAg2-xS發(fā)生硫化作用來促使異二聚體的不斷形成；相比之下，當(dāng)僅存在檸檬酸鹽或沒食子酸時，形成核-殼結(jié)構(gòu)或偏心芯-殼結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)鏈接：From Molecular-Level Organization to Nanoscale Positioning: Synergetic Ligand Effect on the Synthesis of Hybrid Nanostructures（Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201703006）

3.Adv.Funct.Mater.: 耐疲勞生物石墨烯納米復(fù)合材料

近日，北京航空航天大學(xué)程群峰（通訊作者）報道了一種生物石墨烯復(fù)合材料（BGBN），通過引入第二相誘導(dǎo)各種裂紋抑制機(jī)制，如裂紋釘扎，塑性變形，裂紋偏轉(zhuǎn)和裂紋橋接等，可以顯著提高石墨烯復(fù)合材料的抗疲勞性能。天然珍珠母由于在多個尺度上的復(fù)雜界面結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的斷裂韌性，因而可以有效抑制納米片平行和垂直方向上的裂紋擴(kuò)展。此外，BGBN還表現(xiàn)出優(yōu)異的導(dǎo)電性，這為光電器件，超級電容器，納米發(fā)生器和致動器等柔性電子器件的應(yīng)用提供了廣闊的前景。

文獻(xiàn)鏈接：Fatigue-Resistant Bioinspired Graphene-Based Nanocomposites（Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201703459）

4.JACS: 金-鐵核殼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高質(zhì)量活性的二氧化碳還原

近日，來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王志江副教授和加州理工學(xué)院的William A. Goddard教授（共同通訊作者）報道了一種具有金-鐵核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料，能有效提高二氧化碳還原反應(yīng)的質(zhì)量活性。理論計算表明，與純金相比，金-鐵復(fù)合材料對應(yīng)的反應(yīng)中間體（-COOH）形成能更低，因此富有催化潛力。實驗證明，在-0.4V條件下，金-鐵核殼結(jié)構(gòu)能將二氧化碳幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃O，極大地抑制了HER副反應(yīng)的發(fā)生。此外這種復(fù)合材料的質(zhì)量活性高達(dá)48.2 mA/mg，比純金催化劑高了近100倍。

文獻(xiàn)鏈接：Ultrahigh Mass Activity for Carbon Dioxide Reduction Enabled by Gold–Iron Core–Shell Nanoparticles（JACS, 2017, DOI:10.1021/jacs.7b09251）

5.ACS Nano: 多重圖案納米球刻蝕制備周期性3D分層納米結(jié)構(gòu)

3D可控的分層納米結(jié)構(gòu)在電子、生物、光學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但是其可擴(kuò)展制備仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。近日，美國加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的Paul S. Weiss （通訊作者）等人提出了一種制備周期性3D分層納米結(jié)構(gòu)的通用方法——多重圖案納米球刻蝕（MP-NSL），具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性和可調(diào)控性。MP-NSL用于周期性垂直陣列狀Si納米管的制備，可以實現(xiàn)3D納米尺度的控制，包括內(nèi)/外徑、高度/孔深度、坡度等；該方法也可以擴(kuò)展到其他周期性3D分層雜化納米結(jié)構(gòu)的制備和應(yīng)用于其他一系列基體。

文獻(xiàn)鏈接：Multiple-Patterning Nanosphere Lithography for Fabricating Periodic Three-Dimensional Hierarchical Nanostructures（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b05472）

6.ACS Nano: 過渡金屬修飾的鋁納米晶

最近，高豐度的Al元素替代Au、Ag元素在等離激元中的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注，特別是Al納米晶與催化性金屬或金屬氧化物耦合形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)十分有望作為等離激元光催化劑。近日，英國劍橋大學(xué)的Rowan K. Leary和美國萊斯大學(xué)Naomi J. Halas、Emilie Ringe（共同通訊作者）等人通過乙二醇中金屬鹽的還原和異質(zhì)成核成功在Al納米晶表面制備了Pt族（Ru、Rh、Pd、Ir和Pt）和Fe族（Fe、Co、Ni）納米顆粒。這些修飾的納米顆粒與Al納米晶耦合表現(xiàn)出了更強(qiáng)的光吸收和強(qiáng)烈的熱點產(chǎn)生，可作為等離激元光催化、表面增強(qiáng)光譜和量子等離激元的理想材料平臺。

文獻(xiàn)鏈接：Transition-Metal Decorated Aluminum Nanocrystals（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b04960）

7.ACS Nano: 碳納米管的固有手性起源

闡明碳納米管手性起源是實現(xiàn)其潛在應(yīng)用的關(guān)鍵。目前，流行的觀點認(rèn)為催化劑結(jié)構(gòu)是碳納米管手性的起源。近日，本田研究院美國公司Avetik R. Harutyunyan（通訊作者）等人采用液態(tài)Ga滴催化碳納米管（CNTs）的生長，排除了催化劑特征的影響來研究CNTs的手性起源，并和固態(tài)Ru納米顆粒做催化劑進(jìn)行了對比。經(jīng)過不同手性豐度的分析，他們認(rèn)為CNTs的手性選擇是碳原子簇固有偏好和催化劑誘導(dǎo)共同作用的結(jié)果。研究結(jié)果有助于CNTs生長理論的構(gòu)筑，也為特定手性CNTs的合成提供了一種可能的途徑。

文獻(xiàn)鏈接：Intrinsic Chirality Origination in Carbon Nanotubes（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03957）

8.ACS Nano: 手性無巰基羧酸功能化CdSe量子點：解密配體誘導(dǎo)手性的結(jié)構(gòu)要求

手性半胱氨酸衍生物通過相轉(zhuǎn)移配體交換進(jìn)行膠體量子點（QDs）的修飾是一種簡單而有效的合成手性光學(xué)活性QDs的方法。近日，美國新罕布什爾大學(xué)Krisztina Varga、懷俄明大學(xué)Jan Kubelka和韓國延世大學(xué)Milan Balaz（共同通訊作者）等人采用無巰基的手性羧酸覆蓋配體（L-和D-蘋果酸和酒石酸）成功實現(xiàn)了CdSe QDs中手性的誘導(dǎo)，并研究了誘導(dǎo)產(chǎn)生手性和光活性的機(jī)理。研究結(jié)果拓寬了對膠體QDs中配體誘導(dǎo)手性產(chǎn)生的認(rèn)識，有助于手性半導(dǎo)體納米材料的“量身定制”。

文獻(xiàn)鏈接：CdSe Quantum Dots Functionalized with Chiral, Thiol-Free Carboxylic Acids: Unraveling Structural Requirements for Ligand-Induced Chirality（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03555）

9.ACS Nano: 病毒納米顆粒的結(jié)晶、重入熔化和再增溶

原子或者小分子的結(jié)晶是非常清晰的過程，但是結(jié)晶過程在納米顆粒或者大分子中卻難以預(yù)測。通過多價離子控制病毒納米顆粒形成一系列3D超分子結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)藥、生物傳感、生物納米材料和催化劑等領(lǐng)域具有廣泛的研究興趣。近日，以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)Uri Raviv（通訊作者）等人觀察了野生猴病毒40（wt-SV 40）納米顆粒在MgCl2溶液中的緩慢透析行為，研究了其結(jié)晶、重入熔化和再增溶過程和機(jī)理。熱力學(xué)模型分析顯示Mg2+的熵是整個過程的主要驅(qū)動力。

文獻(xiàn)鏈接：Crystallization, Reentrant Melting, and Resolubilization of Virus Nanoparticles（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03131）

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