1. Kanatzidis最新JACS:二維鈣鈦礦Cs2PbI2Cl2的光電響應
Mercouri G. Kanatzidis課題組通過固態合成法的全無機Ruddlesden-Popper相Cs2PbI2Cl2鉛鈣鈦礦。該化合物具有Eg~3.04 eV的帶隙和光電導率。DFT計算和實驗研究證明Cs2PbI2Cl2熱力學的穩定性,作為Cs2PbX4(X = Cl,Br,I)系統中的獨特有序相;Cs2PbI2Cl2是直接帶隙半導體,沿面內方向的有效載流子質量相對較小,與實驗觀察到的面內紫外光響應一致。
Li J, et al. Cs2PbI2Cl2, All-Inorganic Two-Dimensional Ruddlesden-Popper Mixed Halide Perovskite with Optoelectronic Response[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.
DOI: 10.1021/jacs.8b06046
https://doi.org/10.1021/jacs.8b06046
2. Nat. Commun.:全固態電池正極材料的結構演變
Y. Gong等人原位觀測了在全固態電池中過渡金屬氧化物骨架的三維結構演變。 來自不同區域軸的LiNi0.5Mn1.5O4原位研究揭示了在脫鋰過程中原子和電子結構的演變,發現這是由于氧和過渡金屬離子的遷移而產生的。有序到無序的結構轉變是沿著<100>,<110>,<111>方向進行,并且沿著<112>方向進行不均勻的結構演變。不均勻的鋰離子脫出導致過渡金屬離子的局部遷移和反相邊界的形成,位錯也促進過渡金屬離子遷移。理論計算表明,低價態陽離子的摻雜有效地穩定了脫鋰過程中的結構并抑制了邊界的形成。
Gong Y, Chen Y, Zhang Q, et al. Three-dimensional atomic-scale observation of structural evolution of cathode material in a working all-solid-state battery[J]. Nature Communications, 2018.
DOI: 10.1038/s41467-018-05833-x
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05833-x
3. Nat. Commun.:“半金屬”CNx光催化產氫
非金屬材料在光催化HER中大多面臨載流子傳導/分離效率不高,導致產氫速率受限。G. Zhou等人通過離子液體熱解的方法得到了具有“半金屬”性質的N雜C材料,不僅大幅提升了載流子分離/傳導效率,并且全光譜范圍都可以用于產氫。其產氫速率可達1009 μmol g?1 h?1。
Zhou G, Liu L, Wu X, et al. Half-metallic carbon nitride nanosheets with micro grid mode resonance structure for efficient photocatalytic hydrogen evolution[J]. Nature Communications, 2018.
DOI:10.1038/s41467-018-05590-x
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05590-x
4. Nat. Commun.:N摻雜氫化石墨炔催化ORR
N摻雜C材料在ORR中是一種極具潛力的非金屬催化材料,但是常規N摻雜常常發生在C材料的邊緣或缺陷位點。Q. Lv等人利用以氫代石墨炔作為起始材料,利用其苯環3個C原子氫化后作為更容易的N摻雜位點,成功在骨架網絡中引入了大量N原子。所得N雜石墨炔在堿性條件下ORR反應中表現出優于Pt/C的反應性能,甚至在酸性條件下也與Pt/C性能相當。
Lv Q, Huang C, Li Y, et al. Selectively nitrogen-doped carbon materials as superior metal-free catalysts for oxygen reduction[J]. Nature Communications, 2018.
DOI: 10.1038/s41467-018-05878-y
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05878-y
5. Angew.:納米顆粒-MOF自組裝
F. Qiu等人發現油酸保護合成的Fe3O4納米顆粒(NC)可以與Zr6O4(OH)4(fumarate)6 MOF NPs之間組裝形成規則的雙層自組裝結構。通過TEM等表征,以及DFT、動力學模擬等,他們發現該自組裝過程受到油酸保護劑與MOF配體之間的相互作用控制。
Qiu F, Urban J J, et al. Design Rules for Self-Assembly of 2D Nanocrystal/Metal-Organic Framework Superstructures[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.
DOI: 10.1002/anie.201807776
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201807776
6. Angew.:MOF-Ir-Ni光催化C-S偶聯
Y.-Y. Zhu等人將具有光催化氧化還原的IrIII基團和具有催化偶聯能量的NiII基團引入到Zr12 MOF中,兩金屬中心間距約0.6 nm,可以使得電子和S自由基有效地在兩金屬中心位點之間轉移。在催化碘苯和硫醇類底物之間的C-S偶聯反應所得到的TON為38500,比均相催化劑高一個數量級。
Zhu Y, Lan G, Lin W, et al. Merging Photoredox and Organometallic Catalysts in a Metal-Organic Framework Significantly Boosts Photocatalytic Activities[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.
DOI: 10.1002/anie.201809493
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201809493
7. Angew.:Si,N共摻雜C催化CO2RR+OER
受Si摻雜C提升OER性能的報道啟發,M. A. Ghausi等人通過犧牲模板+熱解的方法制備了Si,N共摻雜的多孔C材料,該材料在同時催化CO2還原生成CO和OER反應中比單摻雜材料電流密度高2個數量級。在光電催化重,其量子產率高達12.5%(以CO2計),其過電勢僅為650 mV。
Ghausi M A, Xie J, Li Q, et al. CO? Overall Splitting by Bifunctional Metal-Free Electrocatalyst[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.
DOI: 10.1002/anie.201807571
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201807571
8. EES:狹縫涂布法加工聚合物太陽能電池
熱溶液沉積已成為實現高性能聚合物太陽能電池的有前途的策略。如何將這些方法轉化為工業化制造是一個巨大的挑戰。Song, S.等人采用采熱溶液沉積-狹縫涂覆工藝,耐熱且耐厚度的光伏聚合物和基于3D打印機的狹縫涂布機。無需進一步優化,結合卷對卷加工的柔性聚合物太陽能電池效率可達7.06%,從工業角度證明了熱狹縫涂布工藝的潛力。
Song S, et al. Hot slot die coating for additive-free fabrication of high performance roll-to-roll processed polymer solar cells[J]. Energy & Environmental Science, 2018.
DOI: 10.1039/C8EE02221F
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/EE/C8EE02221F#!divAbstract
9. ACS Catal.:Ni/MnO表面C媒介催化甲烷干重整
A. Gili等人借助同步輻射原位XRD等研究了5% Ni/MnO催化甲烷干重整制合成氣反應中失活過程,發現隨著反應的進行不僅金屬物種有所燒結,同時還形成了石墨態C物種。研究發現,CH4和CO都對C物種的形成有貢獻,但是CO2的引入可以氧化這些C物種,因而這些C物種充當了反應媒介。這說明該反應中的失活問題并非C引起,進一步提升催化穩定性需要解決金屬燒結問題。
Gili A, et al. Surface Carbon as a Reactive Intermediate in Dry Reforming of Methane to Syngas on a 5% Ni/MnO Catalyst[J]. ACS Catalysis, 2018.
DOI: 10.1021/acscatal.8b01820
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b01820
10. ACS Catal.:β-Ni(OH)2/CdS光催化HER 72%QY
I. Vamvasakis等人通過在CdS量子點溶液中水解Ni鹽(10%Ni)得到了 β-Ni(OH)2/CdS p-n節。得益于該結構的載流子分離效率,在5 M NaOH和10%乙醇的混合溶液中420 nm處催化HER產率達1.4 mmol h–1 (~35 mmol g–1 h–1)量子產量QY=72%。
Vamvasakis I, Armatas G S, et al. Visible-Light Photocatalytic H2 Production Activity of β-Ni(OH)2-Modified CdS Mesoporous Nanoheterojunction Networks[J]. ACS Catalysis, 2018.
DOI: 10.1021/acscatal.8b01830
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b01830
11. 福州大學ACS Catal.:S粘合PCN/FTO界面增強光解水
Y. Fang等人對比研究了由5種前驅體在FTO表面生長得到的40種不同結構的碳化氮聚合物(PCN)催化光解水的性能,他們發現只有當存在含S前驅體時所得PCN催化性能比較好。研究發現,S存在于PCN和FTO界面,不僅作為生長聚合的初始結合位點,還大幅提升了光生載流子傳輸效率,降低了界面缺陷和載流子耦合幾率,在NaOH溶液中,AM 1.5光照下催化全解水反應100 μA/cm2電流密度下的電壓僅1.23 V (vs RHE)。
Fang Y, Wang X, et al. Synthesis of Polymeric Carbon Nitride Films with Adhesive Interfaces for Solar Water Splitting Devices[J]. ACS Catalysis, 2018.
DOI: 10.1021/acscatal.8b02549
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02549
12. ACS Catal.:不同處理方法對Co基催化FT合成活性影響
R. W. Mitchell等人借助于原位電鏡E(S)TEM, EXAFS, XAS, DRIFTS等研究了直接干燥還原和干燥焙燒后再還原兩種處理方法對于SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2負載的Co催化劑催化費托合成性能的影響。他們發現,相較于干燥焙燒還原方法,直接干燥還原所得到的催化劑具有更多的低配為Co0位點,尤其是在可還原性載體上,這些位點增加了CO吸附和活化位點。高活性的Co催化劑還與hcp/fcc結構比例相關,更高的hcp比例被認為具有更高的費托合成活性。
Mitchell R W, Lloyd D C, Boyes E D, et al. Effect of Pretreatment Method on the Nanostructure and Performance of Supported Co Catalysts in Fischer–Tropsch Synthesis[J]. ACS Catalysis, 2018.
DOI: 10.1021/acscatal.8b02320