纳米材料前沿研究成果精选

2017-11-06 10:08:20 作者：本网整理来源：材料人分享至：

1.Adv.Funct.Mater.: 氧化石墨烯新型纳米复合材料

近日，来自日本产业技术综合研究所的Zheng-Ming Wang教授（通讯作者）报道了一种含有石墨烯氧化物（GO）和周期性介孔二氧化硅（PMS）的三明治型纳米复合材料，并首次用同步辐射原位小角度X射线散射测量证实了GO和表面活性剂混合物中尺度有序结构的存在。纳米复合材料中PMS的通道深度和孔壁成熟度受硅酸四乙酯水解反应时间的控制。通过改变烷基三甲基铵（CnTA +）模板的链长，孔径可以而在1-5nm的范围内变化，并且所有样品都具有高比表面积。作者成功地从GO和PMS中构建了一种新型的纳米复合结构，这种结构具有均匀的孔隙、大的比表面积和孔体积，在吸附和催化剂领域具有更为广阔的前景。

文献链接：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.: 协同配体对混合纳米结构合成的影响机理研究

混合纳米结构（HN）材料，其设计难点在于对选择混合形成原理的理解，这不仅涉及到纳米颗粒的尺寸与形状，还关系到表面配体的界面现象。近日，哈尔滨工业大学杨明教授（通讯作者）报道了HN的形成机理，过组合实验和理论研究系统地解释了HN形成中复杂的配体作用，成功建立了化学转化过程中分子水平组织与纳米尺度定位的联系。研究结果表明，两种“短”配体（柠檬酸盐和没食子酸）的存在可以诱导具有不同大小的Ag和CdxAg2-xS发生硫化作用来促使异二聚体的不断形成；相比之下，当仅存在柠檬酸盐或没食子酸时，形成核-壳结构或偏心芯-壳结构。

文献链接：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.: 耐疲劳生物石墨烯纳米复合材料

近日，北京航空航天大学程群峰（通讯作者）报道了一种生物石墨烯复合材料（BGBN），通过引入第二相诱导各种裂纹抑制机制，如裂纹钉扎，塑性变形，裂纹偏转和裂纹桥接等，可以显着提高石墨烯复合材料的抗疲劳性能。天然珍珠母由于在多个尺度上的复杂界面结构，具有优异的断裂韧性，因而可以有效抑制纳米片平行和垂直方向上的裂纹扩展。此外，BGBN还表现出优异的导电性，这为光电器件，超级电容器，纳米发生器和致动器等柔性电子器件的应用提供了广阔的前景。

文献链接：Fatigue-Resistant Bioinspired Graphene-Based Nanocomposites（Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201703459）

4.JACS: 金-铁核壳结构实现高质量活性的二氧化碳还原

近日，来自哈尔滨工业大学的王志江副教授和加州理工学院的William A. Goddard教授（共同通讯作者）报道了一种具有金-铁核壳结构的纳米复合材料，能有效提高二氧化碳还原反应的质量活性。理论计算表明，与纯金相比，金-铁复合材料对应的反应中间体（-COOH）形成能更低，因此富有催化潜力。实验证明，在-0.4V条件下，金-铁核壳结构能将二氧化碳几乎全部转变为CO，极大地抑制了HER副反应的发生。此外这种复合材料的质量活性高达48.2 mA/mg，比纯金催化剂高了近100倍。

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

5.ACS Nano: 多重图案纳米球刻蚀制备周期性3D分层纳米结构

3D可控的分层纳米结构在电子、生物、光学等领域具有广阔的应用前景，但是其可扩展制备仍然面临巨大挑战。近日，美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）的Paul S. Weiss （通讯作者）等人提出了一种制备周期性3D分层纳米结构的通用方法——多重图案纳米球刻蚀（MP-NSL），具有优秀的可扩展性和可调控性。MP-NSL用于周期性垂直阵列状Si纳米管的制备，可以实现3D纳米尺度的控制，包括内/外径、高度/孔深度、坡度等；该方法也可以扩展到其他周期性3D分层杂化纳米结构的制备和应用于其他一系列基体。

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

6.ACS Nano: 过渡金属修饰的铝纳米晶

最近，高丰度的Al元素替代Au、Ag元素在等离激元中的应用得到了广泛关注，特别是Al纳米晶与催化性金属或金属氧化物耦合形成的异质结构十分有望作为等离激元光催化剂。近日，英国剑桥大学的Rowan K. Leary和美国莱斯大学Naomi J. Halas、Emilie Ringe（共同通讯作者）等人通过乙二醇中金属盐的还原和异质成核成功在Al纳米晶表面制备了Pt族（Ru、Rh、Pd、Ir和Pt）和Fe族（Fe、Co、Ni）纳米颗粒。这些修饰的纳米颗粒与Al纳米晶耦合表现出了更强的光吸收和强烈的热点产生，可作为等离激元光催化、表面增强光谱和量子等离激元的理想材料平台。

文献链接：Transition-Metal Decorated Aluminum Nanocrystals（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b04960）

7.ACS Nano: 碳纳米管的固有手性起源

阐明碳纳米管手性起源是实现其潜在应用的关键。目前，流行的观点认为催化剂结构是碳纳米管手性的起源。近日，本田研究院美国公司Avetik R. Harutyunyan（通讯作者）等人采用液态Ga滴催化碳纳米管（CNTs）的生长，排除了催化剂特征的影响来研究CNTs的手性起源，并和固态Ru纳米颗粒做催化剂进行了对比。经过不同手性丰度的分析，他们认为CNTs的手性选择是碳原子簇固有偏好和催化剂诱导共同作用的结果。研究结果有助于CNTs生长理论的构筑，也为特定手性CNTs的合成提供了一种可能的途径。

文献链接：Intrinsic Chirality Origination in Carbon Nanotubes（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03957）

8.ACS Nano: 手性无巯基羧酸功能化CdSe量子点：解密配体诱导手性的结构要求

手性半胱氨酸衍生物通过相转移配体交换进行胶体量子点（QDs）的修饰是一种简单而有效的合成手性光学活性QDs的方法。近日，美国新罕布什尔大学Krisztina Varga、怀俄明大学Jan Kubelka和韩国延世大学Milan Balaz（共同通讯作者）等人采用无巯基的手性羧酸覆盖配体（L-和D-苹果酸和酒石酸）成功实现了CdSe QDs中手性的诱导，并研究了诱导产生手性和光活性的机理。研究结果拓宽了对胶体QDs中配体诱导手性产生的认识，有助于手性半导体纳米材料的“量身定制”。

文献链接：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: 病毒纳米颗粒的结晶、重入熔化和再增溶

原子或者小分子的结晶是非常清晰的过程，但是结晶过程在纳米颗粒或者大分子中却难以预测。通过多价离子控制病毒纳米颗粒形成一系列3D超分子结构在生物医药、生物传感、生物纳米材料和催化剂等领域具有广泛的研究兴趣。近日，以色列耶路撒冷希伯来大学Uri Raviv（通讯作者）等人观察了野生猴病毒40（wt-SV 40）纳米颗粒在MgCl2溶液中的缓慢透析行为，研究了其结晶、重入熔化和再增溶过程和机理。热力学模型分析显示Mg2+的熵是整个过程的主要驱动力。

文献链接：Crystallization, Reentrant Melting, and Resolubilization of Virus Nanoparticles（ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03131）

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责任编辑：殷鹏飞

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