4. Nat. Commun.: 邊緣穩定的低維鈣鈦礦
尺寸減小的鈣鈦礦由于其有效的發光、色純度、可調節的帶隙和結構多樣性而成為有吸引力的發光材料。鈣鈦礦發光二極管的主要限制是其有限的工作穩定性。多倫多大學Edward H. Sargent和Zheng-Hong Lu團隊證明了快速光降解是由邊緣引發的光氧化作用引起的,其中氧化過程是從納米片邊緣開始,并產生超氧化物的光生和電注入載體驅動。鑒于此,研究人員開發了一種邊緣穩鈍化策略,其中氧化膦在鈣鈦礦結晶過程中鈍化了不飽和鉛位。
通過這種方法,合成了尺寸減小的鈣鈦礦,該鈣鈦礦在空氣環境中連續照射時表現出97±3%的光致發光量子產率和穩定性超過300h。實現了在1000 cd m?2時具有14%的峰值外部量子效率(EQE)的綠色發光器件;其最大亮度為4.5×104 cd/ m-2(對應于5%的EQE);并且在4000 cd m?2時,工作半衰期為3.5 h。
Edgestabilization in reduced-dimensional perovskites
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13944-2
5. Nat. Commun.: 路易斯堿抑制非輻射復合,高效全無機鈣鈦礦太陽能電池
全無機鈣鈦礦太陽能電池(PVSC)由于其出色的熱穩定性而受到越來越多的關注。香港城市大學Zonglong Zhu,Alex K. Y. Jen和華南理工大學Hin-Lap Yip團隊使用了路易斯基礎小分子來鈍化無機鈣鈦礦薄膜,其處理后的PVSC達到了16.1%的效率,并具有更高的光穩定性。
研究表明,小分子上的腈(CN)基團有效地降低了鈣鈦礦薄膜的陷阱密度,從而通過鈍化暴露于Pb的表面顯著抑制了衍生的PVSC中的非輻射復合,從而提高了開路電壓從1.10 V至1.16 V。這項工作為功能性界面層的設計提供了見識,以提高全無機PVSC的效率和穩定性。
Highly efficient all-inorganic perovskitesolar cells with suppressed non-radiative recombination by a Lewis base,Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13909-5
6. Chem. Soc. Rev.: 位于鈉-鈮酸鉀基陶瓷中的新相界
開發環保型高性能無鉛壓電陶瓷已成為跨學科研究的前沿領域之一。雖然鈉-鈮酸鉀{(K,Na)NbO3, KNN}基陶瓷被認為是最有前途的無鉛候選材料之一,但自20世紀50年代被發現以來,其相對較差的壓電性能和強烈的溫度依賴性已經阻礙了其發展超過50年。直到2014年,四川大學的JiagangWu課題組才首次提出了一種新的相界(NPB),同時將未變形KNN基陶瓷的壓電性能和溫度穩定性提高到部分含鉛陶瓷的水平。NPB隨后被一些研究人員證實,并被認為為最終由E. Cross提出的無鉛化鋪平了道路。然而,對NPB的理解還處于起步階段,存在許多爭議,包括NPB的相結構和物理機制,以及與其他相界的本質區別。
在此背景下,Jiagang Wu課題組系統地總結了NPB的起源和發展,重點介紹了NPB的結構和內在特征,NPB對性能的影響,以及NPB的有效性和相關的早期裝置。特別是,研究者們總結了定位于NPB的相位結構和域結構,深入分析了其物理機制,提出了進一步提高NPB性能的可能方法,并論證了NPB的有效性和適用范圍,以及在器件上的應用。最后,展望了用NPB制備knn基陶瓷所面臨的挑戰和未來的研究方向。因此,這一綜述可以促進對NPB的了解,并對KNN基陶瓷的未來工作起到指導作用。
Xiang Lv,Jianguo Zhu,Dingquan Xiao,Xi-xiang Zhang,Jiagang Wu. Emerging new phase boundary in potassium sodium-niobatebased ceramics. Chem. Soc. Rev., 2020.
DOI: 10.1039/C9CS00432G
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00432g
7. Nano Lett.:人工酶復合物級聯活性增強新策略
生物體能利用空間組織的酶復合物,以一種有效和特定的方式進行信號轉導和代謝途徑。受天然酶復合物的啟發,北京大學高衛平等人以葡萄糖氧化酶(GOX)和辣根過氧化物酶(HRP)作為模型系統,采用級聯反應,將酶-聚合物偶聯物聚合誘導共組裝(PICA)轉化為具有可調和增強級聯活性的膠束。值得注意的是,GOX/HRP聚合物膠束的級聯活性隨GOX/HRP比例的增加而單調遞增。
在相同GOX/HRP比例下,GOX/HRP聚合物膠束的級聯活性是游離GOX和HRP混合物的4.9倍。通過進一步實驗結果表明,與市售的葡萄糖檢測試劑盒相比,此系統可以快速檢測葡萄糖。這些發現為構建具有可調和增強酶級聯活性的人工酶復合物提供了一種新的和通用的PICA方法,可用于先進的生物醫學應用。
Chi-Wei Chiang, Xinyu Liu, Jiawei Sun, et al.Polymerization-Induced Coassembly of Enzyme–Polymer Conjugates into Comicelles with Tunableand Enhanced Cascade Activity. Nano Lett., 2019.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04959
8. Angew:Pt(111)電極上CO吸附層的動態特性
鉑(111)電極表面的CO吸附層是一個重要的電化學體系,與電催化有著重要的關系。這些吸附層對對結構和動力學潛在的依賴性是復雜的,且仍是有爭議的,尤其是在CO預氧化措施上。在此,德國基爾大學Olaf Magnussen等人采用現場高速掃描隧道顯微鏡研究了在毫秒的時間尺度范圍內,CO在飽和的0.1 M H2SO4的表面相行為。在CO預氧化開始附近的電位中,可以觀察到(2×2)-CO吸附中的局部波動,這些波動向著更正的電位方向增加。
當高于0.20 V (對比 Ag/AgCl電極),這將導致顯然駐留在每個頂部位置的CO吸附層(COad),仍然顯示一個(2×2)上層結構調制。研究者將這一觀察結果解釋為一種動態效應,它是由(2×2)-CO吸附層中的少量高流動性點缺陷引起的。同時,密度泛函理論計算表明,缺陷附近的CO晶格松弛成局域的(1×1)排列,可以在表面上快速傳播。這種情況下,一個靜態的(2×2)-CO ad亞點位與一個高度動態的部分占據頂位的亞點位共存,解釋了在電氧化過程中COad表面的顯著流動性。
JieWei, Reihaneh Amirbeigiarab, Yan-Xia Chen, Sung Sakong, Axel Gross, and OlafMagnussen. The dynamic nature of CO adlayers on Pt(111)electrodes. Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.201913412.
DOI:10.1002/anie.201913412
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201913412
9. Angew:硫發光材料最新突破
單質硫具有地殼含量豐富、環境友好、天然抗菌、堿金屬儲存量高等優點,廣泛應用于農藥、化肥、離子電池以及聚合物改性等領域。近年來,單質硫的熒光性質受到了關注,國內外一些課題組開發了一系列熒光硫材料的制備方法。然而,該材料的發光顏色仍局限于藍色、綠色區域,無法實現紅色發光。這在一定程度上限制了其在生物成像、光電器件以及分析檢測等領域的應用。 有鑒于此,河北大學王振光副教授與香港城市大學Andrey Rogach教授合作提出了一種兩步氧化法制備熒光硫材料的方法,實現了紅色發光,且量子產率達到7.2%。該方法利用單質硫和硫化鈉為原料,二者在水中反應生成多硫化物,部分多硫化物在水中發生第一步氧化成硫代硫酸鈉,最終形成硫代硫酸鈉、單質硫以及多硫化物的混合物。然后,通過冷凍干燥技術將該混合物轉變成疏松粉末,該粉末與氧氣接觸后迅速與氧氣結合發生第二步氧化,形成紅色發光的硫材料。經過形貌、元素以及光譜表征,確認產物的結構為單質硫鑲嵌在硫代硫酸鈉晶體中。進一步研究發現,該材料具有聚集誘導發光(AIE)性質,通過變溫熒光、電子順磁共振波譜以及瞬態熒光等技術對AIE的機理進行了研究,發現該材料的AIE是單質硫與亞硫酸鈉晶體中氧缺陷共同作用的結果。
Zhenguang Wang, Chuanchuan Zhang, Henggang Wang, Yuan Xiong, Xinjian Yang, Yu-e Shi, Andrey L. Rogach. Two‐Step Oxidation Synthesis of Sulfur with a Red Aggregation‐Induced Emission. Angew. 2020
DOI:10.1002/anie.201915511
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201915511