纳米材料前沿研究成果精选【第6期】

jcfxs01 6年前 (2017-12-13) 6300浏览

1、Advanced Materials: 高压法制备大面积CH₃NH₃PbBr₃纳米片

高压(HP)可以促使Ag/Au，CdSe/PbS纳米晶体(NCs)的纳米粒子聚集到一起直接烧结。近日，来自新加坡南洋理工大学的Timothy J. White、Jiaxu Yan和申泽骧(共同通讯作者)等人报道了制备纳米片的新方法。作者首次通过高压诱导粉碎再结晶将有机-无机杂化钙钛矿纳米晶制成发光强度高的纳米片。在高压下杂化钙钛矿有着独特的性质：立方-斜方晶结构转变过程中，被有机分子完全占据（301）晶面具有较高的表面能，能够将纳米晶体沿着晶面粉碎成纳米片。此外，压力释放后其光致发光性能增强，载流子寿命缩短。

文献链接：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获得优异的固态量子效率和稳定性

荧光碳纳米材料由于其优异的光学性能而备受关注，但同时因为聚集诱导的荧光猝灭效应，使其在固态发光器件中的应用受到了限制。近日，来自北京化工大学的卫敏教授和梁瑞政副教授（共同通讯作者）等人通过引发柠檬酸和尿素的层间缩合反应，在层状双氢氧化物(LDH)的二维封闭区内合成超薄碳氮化物(CN)。制备出的CN/LDH荧光粉在紫外光照射下发出强烈的青色光，其绝对固态量子产率（SSQY）为95.9±2.2％。实验研究和理论计算表明，刚性LDH基体和层间碳氮化物之间的主客体相互作用是优化对SSQY和稳定性的起源。

文献链接：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: 超细IrO₂纳米针用于电化学水氧化

电化学水分解有望用于间歇性可再生能源。然而，析氧反应(OER)的缓慢动力学是获得高效率的瓶颈。尽管质子交换膜(PEM)水电解槽可以提高产率，但只有少数OER电催化剂能用于酸性介质。IrO₂是唯一在高腐蚀性酸性条件下对OER具有活性且稳定的材料。近日，来自韩国科学技术院的Hyunjoo Lee (通讯作者)等人采用改进的熔盐法制备了超细IrO2纳米针。将IrO₂纳米针用作PEM电解槽阳极，与常规纳米粒子相比，具有更好的OER活性和耐久性。

文献链接: Ultrathin IrO₂ Nanoneedles for Electrochemical Water Oxidation (Adv. Funct. Mater. , 2017, DOI:10.1002/adfm.201704796）

4、Nano Energy：CdS-ZnO核-壳结构纳米线强化光解水产氢

近日，来自台湾清华大学的陈力俊教授(通讯作者)等人报道了CdS-ZnO核-壳结构纳米线作为光催化剂用于光解水产氢的最新研究成果。ZnO壳的存在不仅可以防止CdS纳米线的光腐蚀，还可以促进电子-空穴对分离。与CdS纳米线相比，CdS-ZnO核壳结构纳米线在酸性溶液中表现出更好的稳定性，氢生成活性可提高2个数量级以上。对于壳层厚度为10〜30nm的CdS-ZnO结构，由于电子-空穴复合的可能性较小，入射光的吸收较高，因此ZnO层的氢气生成活性较高。CdS-ZnO核壳结构纳米线具有优异的性能，有望广泛用作水解制氢材料。

文献链接：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.：三嵌段共聚物自组装-结晶制备高分子纳米立方

无模板制备非球形高分子纳米颗粒对于实际应用具有重要意义，然而热力学上却倾向于形成球体，使得非球形高分子纳米颗粒的制备疏少成功。近日，来自美国斯坦福大学的Richard N. Zare和Robert M. Waymouth(共同通讯作者)等人报道了一种制备高分子纳米颗粒的新方法。研究者首先通过三嵌段共聚物(PTMCDT-PEG-PTMCDT)在水溶液中自组装形成28±5nm的胶束，然后蒸发诱导胶束聚集、结晶形成高分子纳米立方。此外，作者还提供了通过巯基或光诱导交联来保存这些立方体在水中结构的方法。

文献链接：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基无铅陶瓷的性能和结构

铅基压电陶瓷由于具有优异的压电性和高居里温度而得到了广泛的应用。然而，由于氧化铅的毒性对人体健康和环境的危害，使得无铅压电陶瓷逐渐进入人们的视野。铌酸钾钠KNaNbO₃(KNN)由于其高的压电性能和居里温度，有望替代铅基压电陶瓷。近日，四川大学的朱建国教授(通讯作者)等人通过固相烧结工艺制备了KNNxS-BNZ陶瓷并研究了其压电、介电和铁电性质。KNNxS-BNZ陶瓷具有更高的居里温度和压电常数，特别是在宽的温度范围内具有良好的热稳定性。

文献链接：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：杂臂嵌段共聚物在纳米光刻上的应用

具有纳米畴的嵌段聚合物，如球状、柱状、层片状，因其在纳米光刻中的潜在应用而广受关注。然而，下一代纳米光刻技术需要多重形状的纳米图案。近日，来自韩国浦项科技大学的Jin Kon Kim (通讯作者)等人通过紫外线裂解杂臂嵌段共聚物实现了双重纳米图案的制备。由于紫外对分子结构的改变，嵌段共聚物的原始柱状纳米畴被成功转化为层片状纳米畴，进而在单个基板上制造了由点和线组成的双纳米图案。此外，作者通过嵌段共聚物从球体到柱体的另一相变也实现了双重纳米图案的制备，有望应用到下一代纳米光刻技术中。

文献链接：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：一种快速可逆的钳式化学传感器

用于检测挥发性有机化合物化学传感器由于可选择性、稳定性和性价比高等优点，被广泛应用于工业、医疗保健和环境监测中。近日，来自英国巴斯大学和卢瑟福•阿普尔顿实验室的P. R. Raithby(通讯作者)等人报道了一种Pt(II)钳型材料。这种材料对甲醇和水具有选择性吸收和发射响应，响应横跨可见光谱。该化合物能从黄色去溶剂化形式可逆地转换成红色水合物或蓝色甲醇形式，可用作玻璃上的稳定智能涂层。作者通过光谱学、X射线晶体学和量子化学模型的完整表征，将宏观颜色变化与分子水平上的结构性干扰联系了起来，阐明了微观转换机制。最后，作者讨论了如何将配体设计和材料工程的相结合应用于特定测试的新材料。

文献链接：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点

多色发射碳量子点(CDots)在生物成像、发光器件和光催化等领域有着广泛的应用。目前， CDots大部分都表现出与激发波长相关的发射，其最大发射限制在蓝光区域。近日，来自北京工业大学的孙再成教授和美国桑迪亚国家实验室的Hongyou Fan(共同通讯作者)等人报道了通过控制石墨化和表面功能化合成多色发射碳量子点的新方法。通过调节热解温度和反应物的比例，所得CDots的最大发射从蓝光逐渐转变为红光，进而覆盖整个光谱。此外，作者还证明了CDots可以均匀地分散到环氧树脂中，并制成用于多色和白色发光器件中的透明CD /环氧树脂复合材料。

文献链接：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 ：石墨烯中狄拉克能带的观察

载流子在石墨烯中具有无质量狄拉克费米子(MDF)的行为，因此石墨烯可以作为研究具有相对论特性的准粒子的平台。人造石墨烯(AG)具有蜂窝状晶体结构，其拓扑结构与准粒子可谐调的相互作用能够产生很多新现象。目前，由分子、原子和光子系统与AG作用，已经观察到了支持MDF存在的狄拉克能带结构。近日，美国哥伦比亚大学的Lingjie Du(通讯作者)等人在AG中实现了具有消失态密度的能带结构，即存在MDF。该能带结构的观察是将晶格常数很小(a=50nm)的AG叠印在高质量的GaAs量子阱上完成的。通过狄拉克点的费米能级调谐而导致低能态下能态密度的消失，表明在AG中出现了MDF的线性色散。