顶刊动态 | EES/AM/JACS等材料前沿一周中国科研成果精选【第61期】

本期精选预览：Adv. Funct. Mater. 浙江大学：Au修饰碳管阵列作为高性能Li-O2电池的无粘结剂催化阴极；Adv. Mater. 浙江大学：具1.97V高开路电压的无富勒烯串联有机太阳能电池；Angew. Chem. Int. Ed.中科院烟台海岸带研究所：可用作电位测定生物传感器的三维折纸型纸基设备；Nano Lett.河南大学等：卟啉纳米颗粒的形貌控制合成和金属化增强光催化性能；ACS Nano国家纳米科学中心：通过调控纳米颗粒核的大小及配体结构得到具有抗菌活性的两性离子型纳米颗粒；Adv. Mater.清华大学：通过框架精确引导两性分子；Energ. Environ. Sci.北京航空航天大学：一种新型的SnSe热电材料；Nano Lett. 上海大学：纳米器件中同轴碳纳米管负热泳。

1、Adv. Funct. Mater. Au修饰碳管阵列作为高性能Li-O2电池的无粘结剂催化阴极

图1Ni基底上Au@CST的制备图示及Au@CST内部Li2O2的生长图示

浙江大学的谢健（通讯作者）和新加坡滚球体育 设计大学的Hui Ying Yang（通讯作者）等人通过破碎碳亚微米管（CST）阵列，用Au纳米颗粒在其内壁修饰方法，设计出新型催化阴极。Au纳米颗粒的引入不仅提高了电极电导率，还提供了催化位点，可指引CST内部的薄层Li2O2适度成长。将其应用在Li-O2电池中，电池也具备着良好的倍率特性和较长的循环寿命。

文献链接：Au-Decorated Cracked Carbon Tube Arrays as Binder-Free Catalytic Cathode Enabling Guided Li2O2 Inner Growth for High-Performance Li-O2 Batteries（Adv. Funct. Mater.，2016，DOI：10.1002/adfm.201603088）

2、Adv. Mater. 具1.97V高开路电压的无富勒烯串联有机太阳能电池

图2串联电池及各材料的能量水平图示

浙江大学的李昌治（通讯作者）和陈红征（通讯作者）等人利用P3HT:SF(DPPB)4 and PTB7-Th:IEIC块体异质结分别作为首尾单元，首次制备出小分子无富勒烯的串联有机太阳能电池（OSCs）。该电池的能量转换效率可达8.48%，并实现极高的开路电压—1.97V，这是目前为止已报道的高效串联OSCs中最高的电压值。

文献链接：Nonfullerene Tandem Organic Solar Cells with High Open-Circuit Voltage of 1.97 V（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201603518）

3、Angew. Chem. Int. Ed. 可用作电位测定生物传感器的三维折纸型纸基设备

图33D折纸型纸基电位计原理图

中科院烟台海岸带研究所的秦伟（通讯作者）等人制备出一款三维的折纸型纸基设备，并将一个固态接触离子选择性电极与全固态的参比电极相结合。这个设备通过将纸在不同区域间浸透于适当的生物受体和报告试剂中制备出。并通过折叠或展开纸的结构，可实现对不同电势的生物测定。同时，这款设备还能以简单、便捷和低成本的方式实现对一些蛋白类小分子进行电位生物感测。

文献链接：A Three-Dimensional Origami Paper-Based Device for Potentiometric Biosensing（Angew. Chem. Int. Ed.，2016，DOI：10.1002/anie.201606268）

4、Nano Lett. 卟啉纳米颗粒的形貌控制合成和金属化增强光催化性能

图4自组装卟啉的紫外吸收光谱

河南大学的白峰（通讯作者）和新墨西哥大学的 Hongyou Fan（通讯作者）等用具有光学活性的卟啉作为功能结构单元，通过表面活性剂辅助的界面自组装过程合成了功能纳米颗粒。这种自组装过程依赖于各个卟啉单元之间的特定相互作用，比如π−π堆积、金属化作用。根据动力学条件和表面活性剂的不同，相应的纳米颗粒结构表现出一维到三维的表面形貌。该研究中合成的纳米颗粒具有稳定的单晶结构、纳米多孔骨架及光催化活性。

文献链接：Morphology-Controlled Synthesis and Metalation of Porphyrin Nanoparticles with Enhanced Photocatalytic Performance（Nano Lett.，2016，DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03135）

5、ACS Nano：通过调控纳米颗粒核的大小及配体结构得到具有抗菌活性的两性离子型纳米颗粒

图5两性离子型纳米颗粒和菌膜之间的相互作用机理示意图

国家纳米科学中心的梁兴杰（通讯作者）和马萨诸塞大学的Vincent M. Rotello（通讯作者）等人通过调节纳米颗粒粒径及表面电荷分布，实现了两性离子型金纳米颗粒的高效选择抗菌活性。选择粒径为2，4，6nm的金纳米颗粒作为核，随着粒径的增加抗菌效率提高。通过控制配体结构，抗菌效率得到进一步提高，从而得到了低溶血性的抗菌纳米颗粒。该研究表明粒径及表面结构对纳米材料的生物活性有重要影响。

文献链接：Fully Zwitterionic Nanoparticle Antimicrobial Agents through Tuning of Core Size and Ligand Structure（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.6b04207）

6、Adv. Mater. 通过框架精确引导两性分子2D纳米片的自组装

图6通过框架引导两性分子的2D自组装

最近，清华大学的刘冬生教授等人用折叠的DNA分子作框架，单分散、具有固定形状的纳米片作为前驱体，将疏水基团（LHGs）固定在框架上，溶液中的两性分子在疏水区自组装，从而实现对自组装材料的形状和尺寸进行精确调控。这种方法可以用来准备其他如无机纳米片或聚合物的二维材料。

文献链接：Precisely Controlled 2D Free-Floating Nanosheets of Amphiphilic Molecules through Frame-Guided Assembly(Adv. Mater.，2016，DOI: 10.1002/adma.201603210)

7、Energ. Environ. Sci. 一种新型的SnSe热电材料

图7SnSe热电材料的晶体结构

近日，北京航空航天大学赵立东教授课题组和美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis教授课题组合作探讨了SnSe的自然特征，包括晶体结构、电子带结构及物理和化学性质，并比较了单晶和多晶SnSe的电子输运性质。最后，提出了一些可能的策略增强SnSe的热电性能。

文献链接：SnSe: a remarkable new thermoelectric material（Energ. Environ. Sci.，2016，DOI: 10.1039/c6ee01755j）

8、Nano Lett. 纳米器件中同轴碳纳米管负热泳

图8驱动力与纳米管距离之间的关系

近日，上海大学张田忠课题组通过分子动力学模拟发现在固体中存在负热泳现象。研究人员考虑到了套装在两个外管里面在不同温度下的单壁碳纳米管的运动。结果发现较长的碳纳米管会经受负热泳，但是负热泳却倾向于较短的碳纳米管。除此之外，正热泳的驱动力来自于热诱导边缘力和层间吸引力，负热泳的驱动力来自于温度梯度力。

文献链接：Negative Thermophoresis in Concentric Carbon Nanotube Nanodevices（Nano Lett.，2016，DOI:10.1021/acs.nanolett.6b02815）

以上我们列举的仅为过去一周内（9.16-9.22）我国材料研究最新进展的代表，由于篇幅所限，还有不少国内优秀成果没有列入。整理过程中难免存在疏忽，还望各位读者谅解并诚挚欢迎大家提出意见/建议。

本文由国内材料周报小组大黑天、xiaoxiu和以亦撰写，欧洲足球赛事 编辑整理，点我加入编辑部。

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