1. JACS:同步輻射X射線原位成像
本文中作者通過基于同步輻射光源的X射線熒光(μ-XRF),X射線衍射(μ-XRD),掃描透射X射線成像(STXM)和斷層掃描(CT)技術在微米級別原位成像觀測了核殼結構Cu/ZnO/Al2O3@ZSM-5在焙燒、還原以及模擬制DME的條件下(H2:CO:CO2=16:8:1)催化劑的狀態變化。他們發現,在還原過程中生成的納米尺度的Cu納米顆粒在核殼結構的界面處存在一層介穩態的Cu+物種,在DME反應氣氛中也發現了同樣的結構。
In Situ Multimodal 3D Chemical Imaging of a Hierarchically Structured Core@Shell Catalys. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b02177
2. JACS:電催化增益技術檢測miRNA
電催化增益(Electrocatalytic amplification, ECA)是指可以催化某一特定反應的納米粒子在與對該反應惰性的電極接觸后可以增加檢測電流從而大幅提高檢測特異性和靈敏度的技術。本文中作者以可以與miRNA特異性結合的單股DNA,ssDNA修飾Pt納米顆粒,在檢測體系中可以與miRNA結合,然后在DSN酶的(duplex specific nuclease )的存在下可以特異性地將結合了miRNA的DNA剪切下來,從而暴露出催化反應位點,實現ECA檢測。此外,該方法好具有很大的普適性。
Detection of microRNA by Electrocatalytic Amplification: A General Approach for Single-Particle Biosensing. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b03648
3. JACS:寡聚乙二醇電荷傳輸
本文中作者研究了在Au和Ga2O3/EGaln電極之間自組裝形成的硫醇封端的不同聚合度的寡聚乙二醇(HS(CH2CH2O)nCH3; HS(EG)nCH3)膜 (SAMs)在電極之間的電流衰減因子。他們發現寡聚乙二醇的衰減因子β(EG)n = 0.29 ± 0.02 natom–1與苯環寡聚體的衰減因子非常接近β(Ph)n = 0.28 ± 0.03 ?–1 而不同C鏈長度的硫醇的衰減因子卻非常大β(CH2)n = 0.94 ± 0.02 natom–1 進一步研究發現這種寡聚乙二醇SAMs的電荷傳輸主要是通過空穴的遂穿進行的,而電子的傳輸和空穴的傳遞則很弱。
Anomalously Rapid Tunneling: Charge Transport across Self-Assembled Monolayers of Oligo(ethylene glycol). J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b02770
4. JACS:缺陷增強光還原CO2
材料缺陷對于載流子分離和傳輸的影響至今還不是太清楚,甚至有時候還是自相矛盾的,本文中作者通過調控二維ZnIn2S4上的Zn缺陷的密度來研究這一問題。通過ACSTEM觀測了材料表面的Zn空穴密度,并且進一步結合正電子湮滅技術和電子自旋共振技術進行確認。DFT理論計算顯示Zn缺陷可以提高電荷密度和傳輸速率,為了證實這一結果作者采通過超快光譜檢測到電子從ZnIn2S4的導帶轉移至缺陷需要15ps,比低空穴密度材料上慢1.7倍。在高空穴密度材料商CO2光還原速率達33.2μmol/g/h比非缺陷材料高3.6倍,并且在24h的光催化反應中未出現明顯衰減。
Defect-Mediated Electron–Hole Separation in One-Unit-Cell ZnIn2S4Layers for Boosted Solar-Driven CO2 Reduction. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b02290
5. JACS:金屬間化合物表面單原子
將連續的金屬分散于另一種金屬中形成金屬間化合物是一種有效的穩定單原子的策略。本文中作者先是通過DFT理論計算研究發現Pm3-m的PdIn(110)表面Pd是以分離的單原子形式存在,而在P4/mmm Pd3In的(111)表面上Pd則是呈Pd3單元存在的。進一步通過實驗合成上述兩種材料并用于乙炔的選擇性氫化反應,PdIn(110)表面的的選擇性達92%,而Pd3In(111)表面的選擇性則只有21%。
Isolated Single-Atom Pd Sites in Intermetallic Nanostructures: High Catalytic Selectivity for Semihydrogenation of Alkynes. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b01471
6. Angew:核殼結構耐CO HOR催化劑
本文中作者通過在TiWC上沉積一層Pt殼通過高溫氨氣氮化得到核殼結構的Pt/TiWN納米材料。得益于TiWN核對于外層Pt殼的調控作用,實驗上檢測到Pt的XPS峰發生較大便宜,同時也提高了Pt的d帶電子穩定性。使得該催化劑在的電催化中具有較高的耐CO毒化性能。在含有1000ppm的CO下依然可以催化HOR反應。
Transition Metal Nitride Core-Noble Metal Shell Nanoparticles as Highly CO Tolerant Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed. DOI:10.1002/anie.201704632
7. Angew:結構敏感的Co基費拓合成催化劑
本文中作者通過溶膠凝膠發制備的尺寸分別為4.3nm和9.5nm的Co納米顆粒用于常壓催化費拓合成(H2/CO=2).他們發現在反應過程中這兩種尺寸的Co納米顆粒上的C覆蓋度大不相同。在4.3nm的Co上的覆蓋度小于1,而9.5nmCo上的C覆蓋度大于2。在兩種催化劑上催化基元都是呈B5-B構型的活性位點,但是在尺寸較小的Co納米顆粒上這種結構容易被破壞,因而表現出結構敏感性。
Evidence of Structure Sensitivity in the Fischer–Tropsch Reaction on Model Cobalt Nanoparticles by Time-Resolved Chemical Transient Kinetics. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201701186
8. Angew:手性Ag金屬膜
傳統的物理方法制備的手性金屬膜由于尺寸較大其手性性質只存在于波長較長的電磁波段。本文中作者通過使用手性分子在Cu膜上誘導合成了手性的Ag納米顆粒。該手性Ag NPs存在三種尺度的手性性質:首先是晶面手性位錯,其是晶面堆積的手性旋轉,再次是這些旋轉的納米片的螺旋堆疊。該手性金屬膜在紫外-可見光去表現出手性的光吸收和光散射性質。并且在氨基酸的電催化反應中表現出手性選擇性。
Ag Films with Hierarchical Chiralities. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201701994
9. Angew:2D MOF擬酶催化
在酶催化中,反應活性中心周圍的微環境對于催化反應的活性和選擇性都有重大影響。本文中作者在超薄的2D MOF層上通過單羧酸類化合物對結構基元進修飾可以提高該材料表面的親疏水性。從而可以提高催化THF氧化制丁內酯反應的性能。這種提升可以認為是因為改變了表面的親疏水性提高了反應中間體在表面的停留時間引起的。
Surface Modification of Two-Dimensional Metal-Organic Layers Creates Biomimetic Catalytic Microenvironments for Selective Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201703675
10. Angew:導電聚合物增強Li-O2電池性能
在Li-O2電池中,最主要的問題是存在較高的反應過電勢。研究人員通過調節反應介質在一定程度上緩解了這一問題,但是在反應過程中反應介質也會發生一定程度的副反應。本文中作者就發現在四硫富瓦烯(TTF)反應介質中通過引入LiCl與反應過程中生成的TTF+結合形成TTF+Clx-導電聚合物,可以提供新的電子轉移路徑,從而大幅降低反應的過電勢,提高電池的循環使用壽命。
Modified Tetrathiafulvalene as an Organic Conductor for Improving Performances of Li-O2 Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201703784