納米材料前沿研究成果精選【第6期】

jcfxs01 6年前 (2017-12-13) 5931瀏覽

1、Advanced Materials: 高壓法制備大面積CH₃NH₃PbBr₃納米片

高壓(HP)可以促使Ag/Au，CdSe/PbS納米晶體(NCs)的納米粒子聚集到一起直接燒結。近日，來自新加坡南洋理工大學的Timothy J. White、Jiaxu Yan和申澤驤(共同通訊作者)等人報道了制備納米片的新方法。作者首次通過高壓誘導粉碎再結晶將有機-無機雜化鈣鈦礦納米晶制成發光強度高的納米片。在高壓下雜化鈣鈦礦有著獨特的性質：立方-斜方晶結構轉變過程中，被有機分子完全占據（301）晶面具有較高的表面能，能夠將納米晶體沿著晶面粉碎成納米片。此外，壓力釋放后其光致發光性能增強，載流子壽命縮短。

文獻鏈接：High-Pressure-Induced Comminution and Recrystallization of CH3NH3PbBr3 Nanocrystals as Large Thin Nanoplates (Adv. Mater., 2017,DOI: 10.1002/adma.201705017）

2、Advanced Materials: 限域合成超薄CN獲得優異的固態量子效率和穩定性

熒光碳納米材料由于其優異的光學性能而備受關注，但同時因為聚集誘導的熒光猝滅效應，使其在固態發光器件中的應用受到了限制。近日，來自北京化工大學的衛敏教授和梁瑞政副教授（共同通訊作者）等人通過引發檸檬酸和尿素的層間縮合反應，在層狀雙氫氧化物(LDH)的二維封閉區內合成超薄碳氮化物(CN)。制備出的CN/LDH熒光粉在紫外光照射下發出強烈的青色光，其絕對固態量子產率（SSQY）為95.9±2.2％。實驗研究和理論計算表明，剛性LDH基體和層間碳氮化物之間的主客體相互作用是優化對SSQY和穩定性的起源。

文獻鏈接：Confined Synthesis of Carbon Nitride in a Layered Host Matrix with Unprecedented Solid-State Quantum Yield and Stability (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201704376）

3、Advanced Functional Materials: 超細IrO₂納米針用于電化學水氧化

電化學水分解有望用于間歇性可再生能源。然而，析氧反應(OER)的緩慢動力學是獲得高效率的瓶頸。盡管質子交換膜(PEM)水電解槽可以提高產率，但只有少數OER電催化劑能用于酸性介質。IrO₂是唯一在高腐蝕性酸性條件下對OER具有活性且穩定的材料。近日，來自韓國科學技術院的Hyunjoo Lee (通訊作者)等人采用改進的熔鹽法制備了超細IrO2納米針。將IrO₂納米針用作PEM電解槽陽極，與常規納米粒子相比，具有更好的OER活性和耐久性。

文獻鏈接: Ultrathin IrO₂ Nanoneedles for Electrochemical Water Oxidation (Adv. Funct. Mater. , 2017, DOI:10.1002/adfm.201704796）

4、Nano Energy：CdS-ZnO核-殼結構納米線強化光解水產氫

近日，來自臺灣清華大學的陳力俊教授(通訊作者)等人報道了CdS-ZnO核-殼結構納米線作為光催化劑用于光解水產氫的最新研究成果。ZnO殼的存在不僅可以防止CdS納米線的光腐蝕，還可以促進電子-空穴對分離。與CdS納米線相比，CdS-ZnO核殼結構納米線在酸性溶液中表現出更好的穩定性，氫生成活性可提高2個數量級以上。對于殼層厚度為10?30nm的CdS-ZnO結構，由于電子-空穴復合的可能性較小，入射光的吸收較高，因此ZnO層的氫氣生成活性較高。CdS-ZnO核殼結構納米線具有優異的性能，有望廣泛用作水解制氫材料。

文獻鏈接：Enhanced H2 production in water splitting with CdS-ZnO core-shell nanowires (Nano. Energy, 2017, DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.11.048）

5、Angew. Chem. Int. Ed.：三嵌段共聚物自組裝-結晶制備高分子納米立方

無模板制備非球形高分子納米顆粒對于實際應用具有重要意義，然而熱力學上卻傾向于形成球體，使得非球形高分子納米顆粒的制備疏少成功。近日，來自美國斯坦福大學的Richard N. Zare和Robert M. Waymouth(共同通訊作者)等人報道了一種制備高分子納米顆粒的新方法。研究者首先通過三嵌段共聚物(PTMCDT-PEG-PTMCDT)在水溶液中自組裝形成28±5nm的膠束，然后蒸發誘導膠束聚集、結晶形成高分子納米立方。此外，作者還提供了通過巰基或光誘導交聯來保存這些立方體在水中結構的方法。

文獻鏈接：Formation of Polymeric Nanocubes by Self-Assembly and Crystallization of Dithiolane-Containing Triblock Copolymers (Angew. Chem. Int. Ed. , 2017, DOI: 10.1002/anie.201709564）

6、J. Am. Ceram. Soc.：(K, Na)NbO₃基無鉛陶瓷的性能和結構

鉛基壓電陶瓷由于具有優異的壓電性和高居里溫度而得到了廣泛的應用。然而，由于氧化鉛的毒性對人體健康和環境的危害，使得無鉛壓電陶瓷逐漸進入人們的視野。鈮酸鉀鈉KNaNbO₃(KNN)由于其高的壓電性能和居里溫度，有望替代鉛基壓電陶瓷。近日，四川大學的朱建國教授(通訊作者)等人通過固相燒結工藝制備了KNNxS-BNZ陶瓷并研究了其壓電、介電和鐵電性質。KNNxS-BNZ陶瓷具有更高的居里溫度和壓電常數，特別是在寬的溫度范圍內具有良好的熱穩定性。

文獻鏈接：Properties and structures of nonstoichiometric (K, Na)NbO3-based lead-free ceramics (J. Am. Ceram. Soc. , 2017, DOI: 10.1111/jace.15326）

7、Nature Communications：雜臂嵌段共聚物在納米光刻上的應用

具有納米疇的嵌段聚合物，如球狀、柱狀、層片狀，因其在納米光刻中的潛在應用而廣受關注。然而，下一代納米光刻技術需要多重形狀的納米圖案。近日，來自韓國浦項科技大學的Jin Kon Kim (通訊作者)等人通過紫外線裂解雜臂嵌段共聚物實現了雙重納米圖案的制備。由于紫外對分子結構的改變，嵌段共聚物的原始柱狀納米疇被成功轉化為層片狀納米疇，進而在單個基板上制造了由點和線組成的雙納米圖案。此外，作者通過嵌段共聚物從球體到柱體的另一相變也實現了雙重納米圖案的制備，有望應用到下一代納米光刻技術中。

文獻鏈接：Simultaneous fabrication of line and dot dual nanopatterns using miktoarm block copolymer with photocleavable linker (Nat. Commun., 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-02019-9）

8、Nature Communications：一種快速可逆的鉗式化學傳感器

用于檢測揮發性有機化合物化學傳感器由于可選擇性、穩定性和性價比高等優點，被廣泛應用于工業、醫療保健和環境監測中。近日，來自英國巴斯大學和盧瑟福?阿普爾頓實驗室的P. R. Raithby(通訊作者)等人報道了一種Pt(II)鉗型材料。這種材料對甲醇和水具有選擇性吸收和發射響應，響應橫跨可見光譜。該化合物能從黃色去溶劑化形式可逆地轉換成紅色水合物或藍色甲醇形式，可用作玻璃上的穩定智能涂層。作者通過光譜學、X射線晶體學和量子化學模型的完整表征，將宏觀顏色變化與分子水平上的結構性干擾聯系了起來，闡明了微觀轉換機制。最后，作者討論了如何將配體設計和材料工程的相結合應用于特定測試的新材料。

文獻鏈接：A rapidly-reversible absorptive and emissive vapochromic Pt(II) pincer-based chemical sensor (Nat. Commun., 2017, DOI: 10.1038/s41467-017-01941-2）

9、Advanced Materials ：控制石墨化和表面功能化合成碳量子點

多色發射碳量子點(CDots)在生物成像、發光器件和光催化等領域有著廣泛的應用。目前， CDots大部分都表現出與激發波長相關的發射，其最大發射限制在藍光區域。近日，來自北京工業大學的孫再成教授和美國桑迪亞國家實驗室的Hongyou Fan(共同通訊作者)等人報道了通過控制石墨化和表面功能化合成多色發射碳量子點的新方法。通過調節熱解溫度和反應物的比例，所得CDots的最大發射從藍光逐漸轉變為紅光，進而覆蓋整個光譜。此外，作者還證明了CDots可以均勻地分散到環氧樹脂中，并制成用于多色和白色發光器件中的透明CD /環氧樹脂復合材料。

文獻鏈接：Synthesis of Carbon Dots with Multiple Color Emission by Controlled Graphitization and Surface Functionalization (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201704740）

10、Nature Nanotechnology ：石墨烯中狄拉克能帶的觀察

載流子在石墨烯中具有無質量狄拉克費米子(MDF)的行為，因此石墨烯可以作為研究具有相對論特性的準粒子的平臺。人造石墨烯(AG)具有蜂窩狀晶體結構，其拓撲結構與準粒子可諧調的相互作用能夠產生很多新現象。目前，由分子、原子和光子系統與AG作用，已經觀察到了支持MDF存在的狄拉克能帶結構。近日，美國哥倫比亞大學的Lingjie Du(通訊作者)等人在AG中實現了具有消失態密度的能帶結構，即存在MDF。該能帶結構的觀察是將晶格常數很小(a=50nm)的AG疊印在高質量的GaAs量子阱上完成的。通過狄拉克點的費米能級調諧而導致低能態下能態密度的消失，表明在AG中出現了MDF的線性色散。