1. 彭笑剛JACS: CdSe@CdS點@納米片晶體
彭笑剛團隊可控合成了纖鋅礦型CdSe@CdS點狀納米片晶體（一種包裹在外延生長的CdS納米片內的點狀CdSe納米晶體），具有幾乎單分散的尺寸/形狀分佈和出色的光致發光（PL）特性。通過系統地研究合成參數，可以實現出色的尺寸/形狀控制，其橫向與厚度的尺寸比高達3：1。
這是一種簡單，可調整和可重複的外延方案。雖然CdSe@CdS點@納米片晶體的近100%的PL量子產率和單指數PL衰減動力學與點狀CdSe/CdS核/殼納米晶體處於同一水平，但CdSe@CdS點@納米片晶體在單納米晶體水平上引發PL閃爍的概率比點狀晶體低約2個數量級。
CdSe@CdSDot@Platelet Nanocrystals: Controlled Epitaxy, Mono-Exponential Decay ofTwo-Dimensional Exciton, and Non-Blinking Photoluminescence of SingleNanocrystal, J. Am. Chem. Soc. 2019
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06932
2. JACS: 鎵摻雜n型PbTe用於熱電轉換
基於碲化鉛PbTe的熱電材料是最有希望將熱能轉化為電能的材料，但是n型PbTe在熱電性能上仍然落後於p型PbTe。鑑於此，南洋理工大學的顏清宇教授課題組和美國西北大學Mercouri G. Kanatzidis教授課題組合作使用鎵摻雜和碲化鎵合金來引入中隙態和納米級沉澱物，以顯著提高n型PbTe的熱電性能。GeTe合金顯著增大了PbTe的能帶結構，隨後Ga摻雜引入了特殊的中間態，導致塞貝克係數的增強，在400-773K溫度區間平均熱電優值ZTavg達到1.27，是目前報道的最高值。
Zhong-Zhen Luo, Songting Cai,Shiqiang Hao, Trevor P. Bailey, Xianli Su, Ioannis Spanopoulos, Ido Hadar,Gangjian Tan, Yubo Luo, Jianwei Xu, Ctirad Uher, Christopher Wolverton, VinayakP. Dravid, Qingyu Yan, Mercouri G. Kanatzidis. High Figure of Merit inGallium-Doped Nanostructured n-Type PbTe-xGeTe with Midgap States. Journal ofthe American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b09249
https://doi.org/10.1021/jacs.9b09249
3. JACS：金屬有機層上[吡啶鎓-CO2-Co]加合物的協同穩定作用增強電催化CO2RR性能
吡啶鎓是金屬和半導體電極上電化學CO2還原的助催化劑，但其確切作用一直難以闡明。近日，廈門大學汪騁等在金屬有機層（MOL）上創建了鈷-原卟啉（CoPP）和吡啶鎓（pyH+）催化位點，用於電催化CO2還原反應（CO2RR）。該材料由[Hf6(µ3-O)4(µ3-OH)4(HCO2)6]二級結構單元（SBU）和基於吡啶的三羧酸酯配體構建而成，MOL與含有甲酸封端基團的CoPP通過羧酸酯交換後合成功能化。
CoPP基團和MOL上的吡啶鎓（pyH+）部分通過形成[pyH+-O2C-CoPP]加合物來共活化CO2，這可增強CO2RR並抑制析氫，從而具有CO/H2為11.8的高選擇性。[pyH+-O2C-CoPP]中間體的協同穩定作用使得在-0.86 VRHE下產生CO的催化電流密度為1314 mA/mgCo，對應的TOF為0.4 s-1。
YingGuo, Wenjie Shi, Cheng Wang*, et al. Cooperative Stabilization of the[Pyridinium-CO2-Co] Adduct on a Metal–Organic Layer EnhancesElectrocatalytic CO2 Reduction. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b09227
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09227
4. JACS：燒結的Cu-CeO2納米棒催化劑活性位的構建
納米催化劑穩定的活性位點的構建非常重要，但在非均相催化中是一個挑戰。近日，山東大學賈春江，中國科學院上海應用物理研究所司銳，北京大學嚴純華等通過在空氣中800°C煅燒燒結的銅-二氧化鈰催化劑，構造了穩定的配位不飽和的原子分散的銅物質。
實驗發現，該燒結的Cu-CeO2催化劑具有非常高的CO氧化活性，在120°C下的CO消耗率為6,100 umolCO·gCu-1·s-1，至少是其它報道的銅催化劑的20倍。另外，在苛刻的循環反應條件下，優異的長期穩定性也保持不變。通過全面的結構表徵和機理研究，作者確定了具有不飽和配位的Cu1O3形式的銅原子是唯一的活性位點，在該位點上CO和O2分子均被活化，從而誘導了非常低Cu負載量（1wt％）下高的CO氧化活性。
Wen-ZhuYu, Rui Si,* Chun-Jiang Jia,* Chun-Hua Yan*, et al. Construction of active site in a sintered copper-ceria nanorodcatalyst. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05419
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05419
5. JACS：用於光催化CO2還原的超薄2D COF納米片的可擴展的通用合成方法
大規模，高產量地合成超薄二維（2D）共價有機骨架（COF）納米片（NSs）是一個巨大的挑戰，這限制了對這類材料的獨特功能和廣泛應用潛力的探索。近日，北京科技大學Jianzhuang Jiang，Kang Wang，國家納米科學技術中心Qingdao Zeng等在溶劑熱條件下，通過亞胺交換合成策略，向反應體系中添加過量的2,4,6-三甲基苯甲醛，發展了一種可擴展的自下而上用於方便地大規模（>100mg）和高收率（>55％）的合成基於亞胺的超薄（<2.1nm）2D COF NSs（包括COF-366 NS，COF-367 NS，COF-367-Co NS，TAPB-PDA COF NS和TAPB-BPDA COF NSs）的通用方法。
作者通過掃描隧道顯微鏡（STM）觀察COF-367 NSs的週期性孔晶格，清楚地揭示了超薄2D COF性質。此外，作者將分離出的超薄COF-367-Co NSs用做可見光輻射下在水性介質中CO2-CO轉化的非均相光催化劑，其顯示出優異的效率，CO生成速率高達10162 μmolg-1 h-1，選擇性約為78％，遠遠優於相應的塊狀材料，並且與迄今為止報道的最新的可見光驅動型催化劑相當。
WenboLiu, Kang Wang,* Qingdao Zeng,* Jianzhuang Jiang*, et al. AScalable General Synthetic Approach towards Ultrathin Imine-linkedTwo-dimensional Covalent Organic Framework Nanosheets for Photocatalytic CO2 Reduction.J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b09502
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09502
6. JACS：超薄二維MOFs納米片增強手性有機催化劑的對映選擇性
誘導和優化催化劑對映選擇性的方法學的發展是不對稱催化的重要問題。近日，上海交通大學崔勇，Yan Liu，國立新加坡大學Jianwen Jiang等首次證明了將手性分子催化劑安裝在納米結構的金屬有機框架（MOFs）中後，可以從完全非選擇性增強為高對映選擇性。層狀晶體剝落是超薄納米片最直接的合成途徑之一，但其用到MOFs中時受到層狀MOFs可用性的限制。作者發現可以使用配體封端的金屬簇和有角有機連接基來設計分層MOFs。
這使得由Zn4-p-tert-butylsulfonyl calix[4]arene和手性角1,1'-聯萘酚/雙酚二羧酸合成兩個3D層狀多孔MOFs可以超聲剝落為一和二層的納米片。實驗發現，所得MOFs材料是2-氨基苯甲酰胺和醛不對稱級聯縮合和環化制2，3-二氫喹唑啉酮的高效催化劑。雖然聯萘酚和聯苯酚均沒有對映選擇性，但藉助該MOFs對其自由度進行限制，其ee值分別可達56-90％和46-72％，暴露於該MOFs柔性納米片外表面後ee值分別增加到72-94％和64-82％。此外，在手性氨基醇存在下，MOFs晶體和納米片表現出高度敏感的熒光增強，其對映選擇性因子分別增加至二醇值的1.4倍和2.3倍，從而使其可用於手性傳感。因此，在催化和傳感中，觀察到的對映選擇性按有機催化劑<mofs>
ChunxiaTan, Yan Liu,* Jianwen Jiang*, Yong Cui*, et al. Boosting Enantioselectivity ofChiral Organocatalysts with Ultrathin 2D Metal–Organic Framework NanosheetsJ. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07633
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07633
7. JACS: 利用嵌段共聚物分子刷模板製備具有可調孔徑的有序多孔炭
多孔碳具有高比表面積、高導電性及物理化學穩定性等優勢，在吸附、能源、電催化等領域具有巨大的應用潛力。孔徑對多孔炭材料發揮各種性質具有重要影響，然而，傳統的軟硬模板法調節孔徑的範圍有限，難以製備孔徑範圍在35-100nm的多孔炭材料。
鑑於此，美國馬薩諸塞大學的James J. Watkins課題組將聚二甲基硅氧烷塊-聚環氧乙烷與酚醛樹脂協同組裝，得到有序的前驅體膜，然後碳化製備納米多孔碳，利用這種新型的嵌段共聚物分子刷作為軟模板，製備的多孔碳薄膜的孔徑在16~108 nm範圍，得到的薄膜呈現出球狀形貌，這些納米孔碳作為超級電容電極表現出優異的性能，在電流密度為2A/g的情況下，電容可達到254 F/g。
Hua-Feng Fei, Wenhao Li, AyushBhardwaj, Sravya Nuguri, Alexander Ribbe, James J. Watkins. Ordered NanoporousCarbons with Broadly Tunable Pore Size Using Bottlebrush Block CopolymerTemplates. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b09572
https://doi.org/10.1021/jacs.9b09572
8. Angew：以上轉換髮光為燃料的DNA -偶氮苯納米泵用於細胞內藥物可控釋放
刺激響應型藥物釋放在腫瘤的精準治療應用中具有重要意義。南京大學劉穎教授和鞠熀先教授合作設計了一種用於快速高效釋藥的DNA-偶氮納米泵。該納米泵是通過將偶氮功能化的DNA鏈組裝在上轉換納米顆粒(UCNPs)上而構建的，而阿黴素(DOX)在特定DNA螺旋中會選擇性嵌入進而可以實現高效的負載。
在近紅外光照射下，UCNPs可同時發射出紫外光和可見光光子來為偶氮苯的連續光異構化提供能量。而偶氮苯的連續光異構化過程就像一個葉輪泵，可觸發環狀DNA的雜交和去雜交，從而實現可控的DOX釋放。實驗通過在該系統上組裝HIV-1 TAT肽和透明質酸，可以實現對癌細胞核進行靶向遞送DOX並使其在核周聚集，有效增強抗癌治療。
YueZhang, Ying Liu, Huangxian Ju. et al. A DNA-Azobenzene Nanopump Fueled byUpconversion Luminance for Controllable Intracellular Drug Release. Angewandte ChemieInternational Edition. 2019
DOI:10.1002/anie.201909870
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909870
9. Angew.: TiO2負載Pd單原子材料作為光催化傳感平臺用作分析有機磷農藥“毒死蜱”
傳統的用於分析有機磷殺死蜱農藥的方法通常需要繁瑣的樣品預處理和複雜的生物界面，這為實時分析帶來了不可避免的困難。近日，北京大學的郭少軍教授首次利用Pd單原子(PdSA)/TiO2 作為先進的光催化傳感平臺，通過毒死蜱限制Pd單原子光催化產氫活性，來高效地和高選擇性地檢測毒死蜱。通過原位地在TiO2表面光催化降解PdCl2-製備的PdSA/TiO2，與Pd納米顆粒/ TiO2（Pd/TiO2）進行對比，表現出了更好的穩定性和更高的產氫性能，分別為10 mol g‐1h‐1和1.95 molg‐1h‐1。
但是，相比較於Pd/TiO2，PdSA/TiO2和毒死蜱之間更高的吸附作用，使其產氫性能急劇下降，這一現象可通過X射線光電子能譜和質譜得到證明。通過毒死蜱對於Pd/TiO2光催化活性有趣的阻礙現象，傳感平臺可以實現0.03 ng /mL到10 μg/mL的寬線性關係。最低檢測量為0.01ng/mL，這一數值遠遠低於美國環境保護局允許的最大殘留限量（10 ppb）。此外，該傳感平臺可用於蔬菜樣品的分析，平均回收率為125％。
XiaoxiaoGe, Peng Zho，QinghuaZhang, Zhonghong Xia, Shulin Chen, Peng Gao, Zhe Zhang, Lin Gu, ShaojunGuo. Palladium single atoms on TiO2 as a photocatalyticsensing platform for analyzing organophosphorus pesticide chlorpyrifos.Angew., 2019.
DOI:10.1002/anie.201911516.
https://doi.org/10.1002/anie.201911516
10. Angew：過渡金屬摻雜提升NiS2鹼性介質中的HER性能
近日，蘭州大學席聘賢等報道了一種新穎的調製策略，通過在NiS2納米片（NSs）中引入過渡金屬來靈活地優化電子結構和原子排列。合成的Co-NiS2 NSs具有出色的HER性能，在鹼性介質中，過電勢為80 mV，j = 10 mA cm-2，且長期穩定性可達90 h。在100和200 mV的過電勢下，TOF分別為0.55 s-1和4.1 s-1這也證實了其卓越的性能。
DFT計算表明，表面摻雜劑使表面Ni-3d能帶在長程有序方向異常敏感，從而向更高的電子轉移活性起作用，成為電子消耗中心。同時，高位的表面S位點具有很高的選擇性，可以分解吸附的H2O，從而確保了在鹼性條件下的高HER性能。該工作為通過簡便的摻雜策略優化原子排列及電子結構增強水分解性能提供了參考。
JieYin, Jing Jin, Hong Zhang, Pinxian Xi,* et al. Atomic Arrangement in MetalDoped NiS2 Boosts Hydrogen Evolution Reaction in AlkalineMedia. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201911470
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911470
11. ACS Energy Letters封面綜述：金屬納米晶材料等離子體的電子結構：熱電子產生效率的侷限性
等離子體是由金屬和其他導體中移動電子的共振激發產生的，具有很多優異的物理性質，在能源領域具有巨大的應用潛力。近日，電子科大王志明教授課題組討論了金屬納米結構中等離子體共振的電子結構，澄清了有關這一主題的現有誤解，強調了金屬納米晶體中等離子體響應的關鍵性質，等離子體及其波函數主要由大量的低能激發態組成，其中包括費米能級附近的電子，由於電子被表面和熱點散射，一些高能熱電子在納米晶體中被激發，考慮到低能量載流子運動的集體振盪是經典加速度的結果，等離子體激振在經典框架中得到了很好的描述，這種經典運動本質上是耗散的，並導致加熱。
另一方面，納米晶體中熱電子的產生是一種量子表面效應，這種熱電子過程的能量效率總是有限的，他們從微觀層面對等離子體響應問題進行展開，描述了提高熱電子產生效率的機制，並展望了其應用於等離子體光電探測器、光催化和超快光譜學等相關領域的發展前景。
Le Chang, Lucas V. Besteiro, Jiachen Sun, Eva YazminSantiago, Stephen K. Gray, Zhiming Wang, Alexander O. Govorov. ElectronicStructure of the Plasmons in Metal Nanocrystals: Fundamental Limitations forthe Energy Efficiency of Hot Electron Generation. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01617
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b01617
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