F. Duffner et al. Post-lithium-ion battery cell production and its compatibility with lithium-ion cell production infrastructure, Nat. Energy, 2021DOI: 10.1038/s41560-020-00748-8https://www.nature.com/articles/s41560-020-00748-8
Shadike, Z., Lee, H., Borodin, O. et al. Identification of LiH and nanocrystalline LiF in the solid–electrolyte interphase of lithium metal anodes. Nat. Nanotechnol. (2021).DOI: 10.1038/s41565-020-00845-5https://www.nature.com/articles/s41565-020-00845-5
Tonglei Shi. et al. Nanohole-boosted electron transport between nanomaterials and bacteria as a concept for nano–bio interactions. Nature Communications. 2021https://www.nature.com/articles/s41467-020-20547-9
Tsuchimoto, A., Shi, XM., Kawai, K. et al. Nonpolarizing oxygen-redox capacity without O-O dimerization in Na2Mn3O7. Nat Commun12, 631 (2021). DOI: 10.1038/s41467-020-20643-whttps://www.nature.com/articles/s41467-020-20643-w
6. Science Advances:太阳光辅助制造的大型可图案化的透明木材
透明木材被认为是一种很有前途的结构和光管理材料,可用于节能工程应用。然而,用于制造透明木材的基于溶液的脱木素工艺通常会消耗大量的化学品和能源。近日,美国马里兰大学胡良兵教授报道了一种通过利用太阳能辅助化学刷涂改变木材的木质素结构来生产光学透明木材的策略。本文要点:1)这种策略保留了大部分木质素以用作粘合剂,为聚合物渗透提供了坚固的木质支架,同时大大减少了化学和能源消耗以及加工时间。2)所获得的透明木材(厚度约1 mm)显示出高透射率(> 90%),高雾度(> 60%),并且在可见光波长范围内具有出色的导光效果。此外,使用这种策略,可以直接在木材表面上进行图案化,使得透明木材具有出色的图案性。3)这种具有良好光学和机械性能的环保,可扩展,可图案化且低成本的透明木材在节能建筑应用和光管理设备中具有巨大的应用潜力。
Qinqin Xia, et al, Solar-assisted fabrication of large-scale, patternable transparent wood, Sci. Adv. 2021DOI: 10.1126/sciadv.abd7342http://advances.sciencemag.org/content/7/5/eabd7342
7. Chem. Soc. Rev.:放射性标记的纳米材料用于医学成像和治疗
英国圣托马斯医院Rafael T. M. de Rosales对放射性标记的纳米材料在医学成像和治疗等领域中的应用进行了综述介绍。本文要点:1)纳米材料为医学成像和治疗提供了独特的物理、化学和生物特性。在过去的二十年里,已有越来越多的纳米药物开始进行临床实践。为了促进纳米药物的临床转化,对其早期阶段的全身生物分布和药代动力学进行研究是非常重要的。已有研究表明,放射性标记的纳米材料可以通过敏感的临床成像技术,即正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层扫描(SPECT)进行全身的非侵入性体内示踪成像。此外,某些放射性核素的自身也具有治疗作用,可以实现基于放射性核素的疾病治疗。在开发用于PET/SPECT显像和放射性核素治疗的纳米材料的过程中,选择最合适的放射性标记方法和了解其局限性是至关重要的。对不同的放射性标记策略进行选择往往取决于使用的纳米材料和放射性核素的类型以及最终的应用途径。2)作者在文中对目前可用的不同放射性标记策略进行了综述,并介绍了它们各自的优缺点;同时,作者也对这一领域的发展前景进行了批判性的展望,旨在进一步推动实现纳米医药产品在体内成像或治疗领域中的临床转化。
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Juan Pellico. et al. Radiolabelling of nanomaterials for medical imaging and therapy. Chemical Society Reviews. 2021DOI: 10.1039/d0cs00384khttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00384k#!divAbstract
Zuozhong Liang et al. Porphyrin-based frameworks for oxygen electrocatalysis and catalytic reduction of carbon dioxide. Chem. Soc. Rev., 2021.DOI: 10.1039/D0CS01482Fhttps://doi.org/10.1039/D0CS01482F
9. AFM: 一种反钙钛矿(Ni0.3Pd0.7)NNi3用作高效ORR电催化剂
在铂族金属中,Pd被认为是替代Pt的最有效的催化剂。尽管Pd和Pd -金属合金的电化学活性相当,但它们容易受到液体酸性电解质的影响,导致催化活性的降低。Pd-Ni合金已被用于增强催化活性,因为通过添加Ni可以很容易地改变Pd的电子结构。在其他研究中,通过诱导形成Ni4N物种,将N原子引入到更稳定的M-Ni催化剂中。然而,氮的结构分析和作用还没有完全了解。有鉴于此,韩国科学技术院Sung Jong Yoo、全北国立大学Pil Kim和浦项加速器实验室Docheon Ahn等人,开发了一种简单的合成方法来获得Pd掺杂的Ni3N纳米颗粒(化学式为(Ni0.3Pd0.7)NNi3),具有反钙钛矿结构(ABX3),其中Ni阳离子占据A位,X和N阴离子占据B位。在这种材料中,Pd在反钙钛矿结构中70%的A位被Ni取代。在电化学反应中,钯具有优越的ORR活性和耐酸性条件,这源于有序氮化金属间化合物独特的晶体结构。本文要点:1)通过前驱体与后处理的高摩尔比证明了一种金属间氮化合金。阴离子稳定的ae-PdNNi克服了Pd基电催化酸性介质中的难题。完全不同的晶体结构显着改变了ae-PdNNi的内在特性,从而促进了出色的电催化活性和耐久性。氮化PdNi纳米颗粒具有新型整体反钙钛矿结构,化学式为(PdxNi1−x)NNi3。2)DFT计算和实验结果表明,通过适当的d波段中心偏移和operando催化表面,可以提高ae-PdNNi的ORR活性和耐久性。此外,通过引入用于目标电化学反应的各种组分,可以将原子级工程化的电催化剂调整为多功能电催化剂。3)独特的反钙钛矿晶体(PdxNi1−x)NNi3具有优越的ORR活性和稳定性,这源于Pd/反钙钛矿单分子层表面的d带中心的下移和反钙钛矿核纳米晶体的较低形成能。因此,(PdxNi1−x)NNi3,作为一种不含铂的Pd基电催化剂,克服了Pd在酸性条件下的稳定性问题,其质量活性比商用Pd/C高99倍。
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Sehyun Lee et al. Anion Constructor for Atomic‐Scale Engineering of Antiperovskite Crystals for Electrochemical Reactions. Advanced Functional Materials, 2021.DOI: 10.1002/adfm.202009241https://doi.org/10.1002/adfm.202009241
10. Nano Energy: 可充电钾电池的研究进展
未来可再生能源集成电网系统需要低成本、高安全性、长循环寿命的可充电电池。地壳中钠、钾的丰度远高于锂,表明可充电钠、钾电池是锂离子电池的理想替代品。在过去的十年中,可充电钾电池得到了极大的关注。然而,可充电钾电池的发展仍处于起步阶段。有鉴于此,阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef等人,综述了近年来可充电钾电池的研究进展。本文要点:1)首先,总结了近年来在活性材料设计、机理认识和新型活性材料探索等方面取得的最新成果。提出了调整结构以提高阳极和阴极的电化学性能的新方向。其次,还综述了可充电钾电池系统(钾离子电容器、钾双离子电池、钾硫电池和钾氧电池)的新配置的研究进展。最后,提出了可充电钾电池商业化应用的未来发展方向和设计策略。2)近年来,以钾离子为载流子的多种可充电的钾电池体系得到了快速发展,例如,钾离子电池、钾离子电容器、钾双离子电池、钾硫电池、钾氧电池等。相比较成熟的锂电池体系,钾离子由于更大的离子半径,钾金属有更活泼的化学性质等,可充电钾电池面临着许多机遇与挑战。高容量、高稳定性的正负极材料、电极材料的规模化制备,电极/溶液界面的调控、机理研究与模拟、可充电钾全电池的开发等方面是未来研究的重点。
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Wenli Zhang et al. Status of Rechargeable Potassium Batteries. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105792https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105792
11. ACS Nano:供体和受体构件的超分子共组装驱动的彩色Janus纳米圆柱
Janus纳米柱具有纳米尺寸、高纵横比和具有不同化学成分(Janus特征)的两个表面,这使得它们在光学、磁性、催化、表面纳米修饰或界面稳定等方面具有潜在的应用价值,但同时,通过传统的方法制备Janus纳米柱极具挑战性。近日,法国曼恩大学Olivier Colombani,Erwan Nicol报道了两种不同的聚合物(NDI(PEO-NDI-U2),DAN单元( DAN-U2-PHEA ))通过互补组装在水中进行超分子共组装,成功制备了Janus纳米柱。本文要点:1)这种方法将富电子和贫电子单元之间的电荷转移配合作用与氢键结合起来,从而实现了:1)一维结构(圆柱体)的超分子形成;2)将两个聚合物臂施加在圆柱体的相对两侧,而不考虑它们的兼容性,从而产生Janus纳米颗粒;3)通过在功能聚合物混合时溶液的颜色变化来观察共组装。2)这一强大而通用的策略可以扩展到设计超分子Janus纳米环链,并将其他聚合物臂系在缔合单元上。只要聚合物臂不干扰自组装,并且能够找到共同的溶剂进行共组装,不管采用什么聚合物臂,都将实现Janus特性。
Thomas Choisnet, et al, Colored Janus Nanocylinders Driven by Supramolecular Coassembly of Donor and Acceptor Building Blocks, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c07039https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07039
12. ACS Nano:高结晶单层过渡金属硫属化物薄膜用于晶圆级电子产品
利用液相前驱体的化学气相沉积(CVD)已成为制备均匀大面积过渡金属二硫属化物(TMD)薄膜的一种可行技术。然而,液相前驱体辅助生长过程通常存在晶粒较小和未反应的过渡金属前驱体残留物,导致制备的TMD质量较低。此外,合成具有单层厚度的大面积TMD薄膜相当具有挑战性。近日,韩国成均馆大学Joohoon Kang,韩国国立蔚山科学技术院Hyesung Park报道了通过促进剂辅助液相CVD工艺,提出了一种简便、通用的CVD方法,使高质量单层TMD薄膜的生长成为可能。本文要点:1)将过渡金属氧化铵和碱金属卤化物在液相中均匀混合并均匀沉积在衬底上,在温和的退火条件下生成反应活性较高的挥发性过渡金属卤化物。碱金属有效地降低了TMDs生长的硫化能垒。基于这些协同效应,研究人员在3 cm×3 cm的蓝宝石衬底上成功地制备了单层厚度和均匀性良好的高质量二硒化钼(MoSe2)薄膜。2)研究人员利用所合成的MoSe2薄膜制作了背栅场效应晶体管(FET)以研究其电输运性能,结果显示,FET具有高达2.5 cm2V−1 s−1的电子迁移率,电流开关比为105,是目前报道的基于液相前驱体的CVD生长的TMDs的最高值之一。此外,研究人员展示了所提出的液相CVD技术在其他TMD家族中的通用性,包括二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)和二硒化钨(WSe2)等。这种CVD方法为均匀大规模合成高质量的单层TMDs薄膜及其在各种下一代电子学和光电子学中的实际应用提供了更好的见解。
膜材料学术QQ群:463211614Minseong Kim, et al, High-Crystalline Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Films for Wafer-Scale Electronics, ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.0c09430https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c09430