1. Nat. Energy:同時選擇性吸附H2S和CO2的氟化MOF用于天然氣升級
天然氣(NG)具有許多優于傳統燃料的優點,但其中存在H2S和CO2通常會導致嚴重的腐蝕問題,會造成管道破裂。因此必須從NG和沼氣中去除H2S和CO2,以滿足管道運輸和能源應用的質量標準。在工業氣體操作中,控制CO2和H2S的濃度通常非常具有挑戰性。研究人員報道了一種氟化MOF,AlFFIVE-1-Ni,它能夠在單一吸附步驟中同時選擇性地從富含CH4氣流中去除/吸附CO2和H2S,適用于各種溫度,濃度和組成。機理分析表明,通過在受限孔系統中整合了H2S和CO2吸附的有利位點,從而可以同時去除CO2和H2S。此外,可以通過微調其固有性質來滿足給定的應用需求。該研究提出的氟化MOF為現有的復雜且昂貴的技術提供一種非常簡單的替代方案。
BelmabkhoutY, Bhatt P M, Adil K, et al. Natural gas upgrading using a fluorinated MOF withtuned H2S and CO2 adsorption selectivity[J]. Nature Energy, 2018.
DOI:10.1038/s41560-018-0267-0
https://www.nature.com/articles/s41560-018-0267-0
2. 天大鞏金龍NC:熱穩定性的Pt/Cu單原子合金打破脫氫催化的比例關系
貴金屬合金被廣泛地用作多相催化劑。然而,由于過渡態金屬表面存在吸附能的比例特性,催化活性提高的同時,也伴隨著目標產物的選擇性的下降。在此,為了同時實現提高丙烯選擇性和丙烷轉化率,鞏金龍課題組描述了一種打破工業上一個重要的反應(丙烷脫氫)的比例關系的方法,即組裝單原子合金的方法(SAAs)。他們采用初濕共浸漬法來合成γ-氧化鋁負載的Pt/Cu單原子合金催化劑,這種催化劑具有較高的銅比例。分散在銅納米粒子上的單個鉑原子極大地增強了表面結合丙烯的解吸,并阻止其進一步脫氫,導致了較高的丙烯選擇性(~90%)。和已報道的低溫(<400 ℃)下單原子應用相比,Pt/Cu單原子合金在常壓,520 ℃的條件下,連續運行120個小時后,仍展示出優異的穩定性。
Sun G, Zhao Z, Mu R, et al. Breaking the scaling relationship via thermally stable Pt/Cu single atom alloys for catalytic dehydrogenation[J]. Nature Communications, 2018.
DOI:10.1038/s41467-018-06967-8
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06967-8
3. 馬延航&朱廣山JACS:高晶態多孔有機框架用于乙烯/乙炔選擇性分離
乙烯是化工生產中重要的原料,如何有效分離乙烯/乙炔混合氣體是該領域的一個挑戰。有鑒于此馬延航教授和朱廣山教授課題組成功構建了以聚酰亞胺為基元的高晶態多孔有機框架,并應用于乙烯/乙炔選擇性分離。研究發現,乙炔的高效吸附主要依賴于與酰胺氧之間的靜電作用。
Jiang L, Ma Y, Zhu G, et al. A Crystalline Polyimide PorousOrganic Framework for Selective Adsorption of Acetylene over Ethylene[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.
DOI: 10.1021/jacs.8b08174
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b08174
4. JACS:單面開孔的Janus型氧化鐵納米立方體降解有機物
通常凸面或平面的納米晶體(NC)容易合成,但具有活性凹面的NC,因在負曲率內密集低配位原子導致的高折射面,很少被合成。此外,單個凹腔的可控選擇性制造,導致Janus結構很少能被實現。在水修復和環境應用中,流體中催化劑的動態混合對于提高催化活性是重要的,催化劑與自主運動的耦合成為有效的策略。鑒于此,In Su Lee課題組將Fe3O4納米立方體限制在SiO2 殼中,通過一種新穎的熱誘導法,使Fe2+呈多米諾型(從立方體的一個面向周圍的SiO2殼擴散)從SiO2-Fe3O4的界面遷移到SiO2殼并伴隨著納米級相變為鐵硅酸鹽形式,形成不對稱、具有獨特單面選擇性的凹型Fe3O4納米立方體(conc-Fe3O4@SiO2)。去掉SiO2后,所產生的Janus凹型氧化鐵納米立方體進一步僅在凹陷點被Pt納米晶體可控密度官能化,形成Janus Pt@conc-Fe3O4,其作為催化自推進的高擴散nanoswimmer用于水中染料污染物的有效降解。
Lee S,Kumari N, Jeon K, et al. Monofacet-Selective Cavitation within Solid-State Silica-Nanoconfinement towards Janus Iron Oxide Nanocube[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.
DOI:10.1021/jacs.8b09869
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b09869
5. 德州大學西南醫學中心AM:樹突狀脂質納米顆粒用于遞送治療性FAH mRNA
mRNA介導的蛋白替代是治療肝臟疾病的一個很有前途的方法。富馬酰基乙酰乙酸酯水解酶(FAH)突變的兒童會患有肝腎型酪氨酸血癥(HT-1),導致腎功能障礙、肝功能衰竭、神經功能障礙和癌癥。使用FAH mRNA進行蛋白替代治療為HT-1的治療提供了巨大的潛力,但目前還沒有有效的mRNA載體被開發出來。Cheng等人通過優化負載有5A2-SC8 mRNA的樹形分子脂質納米顆粒(mDLNPs)提高了對FAH mRNA的遞送能力,從而使敲除FAH的小鼠的體重和肝功能正常化。這一研究為合理優化載體以提高mRNA的表達提供了新的方法。
Cheng Q,Wei T, et al. Dendrimer-Based Lipid Nanoparticles Deliver Therapeutic FAH mRNA to Normalize Liver Function and Extend Survival in a MouseModel of Hepatorenal Tyrosinemia Type I[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201805308
https://doi.org/10.1002/adma.201805308
6. 德國HZB研究中心EES:25.5%效率!鈣鈦礦/硅疊層太陽能器件的最新突破!
由于其優異的光電性能和可調諧的帶隙,有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦材料非常適合串聯太陽能電池。為了進一步提高單片鈣鈦礦/硅串聯器件的效率,有效的光管理(包括紋理界面)是至關重要的。Jo?t等人通過在前側施加的紋理光管理箔(LM),制備出一種高效的單片鈣鈦礦/硅異質結串聯太陽能電池,效率高達25.5%。通過構建光學模型,能夠確定器件中的損耗,并使用其進行光學優化和估計具有不同位置紋理的多種結構的效率。模擬結果顯示,在雙面紋理化硅晶片頂部,厚度為1000 nm,帶隙為1.66 eV的鈣鈦礦可以實現32.5%的效率。
Jo?t M, et al.Textured interfaces in monolithic perovskite/silicon tandem solar cells:Advanced light management for improved efficiency and energy yield[J]. Energy& Environmental Science, 2018.
DOI: 10.1039/C8EE02469C
http://dx.doi.org/10.1039/C8EE02469C
7. AEM:MOF多孔膜用于非水氧化還原液流電池
非水體系液流電池吸引了極大地研究興趣但是由于缺乏高性能的隔膜材料因而其發展受到嚴重限制。在本文中,研究人員在具有梯度密度的多孔聚合物薄膜中原位合成了金屬有機框架用于非水液流電池。這種薄膜堅固但柔性很好,具有增強的選擇性。由于金屬有機框架的三維孔道結構及其在薄膜中的梯度分布,薄膜在保持高離子電導率的同時有效減少了孔徑分布,從而抑制了活性物種的交叉。使用這種負載了MOF隔膜的Li/二茂鐵中液流電池表現出極佳的高倍率性能和增強的循環穩定性。在4 mA/cm2的電流密度下其放電比容量可以實現理論值的94%,在12 mA/cm2的大倍率下也可以實現76%。這種策略為合理地設計和制備具有尺寸選擇性的液流電池隔膜提供了新的觀點。
Peng S, Zhang L, et al. Gradient‐Distributed Metal–Organic Framework–Based Porous Membranes for Nonaqueous Redox Flow Batteries[J]. Advanced Energy Materials, 2018.
DOI: 10.1002/aenm.201802533
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802533?af=R
8. 上海交大Small:雙功能銀材料用于檢測和抑制細菌
對細菌的檢測和抑制是臨床和日常衛生保健中的重要環節。Vedarethinam等人設計了磁性銀納米殼作為檢測和抑制細菌的多功能平臺。優化后的磁性銀納米殼可以直接用激光解吸和電離質譜法分析復雜生物液體中的細菌,并對血清感染過程進行臨床分級統計監測。磁性銀納米殼具有納米級表面粗糙度,有利于細菌表面粘附,同時也具有長期的抗菌作用。實驗通過檢測抑制過程中的生物代謝標志物發現,細菌的細胞膜被破壞并且蛋白質合成機制失調。這項工作不僅為設計生物分析和生物毒性的材料提供了新思路,而且也通過對生物代謝標志物的檢測和對細菌代謝組學變化的監測來為細菌診斷研究提供了新方法。
VedarethinamV, Huang L, et al. Detection and Inhibition of Bacteria on a Dual-Functional Silver Platform[J]. Small, 2018.
DOI:10.1002/smll.201803051
https://doi.org/10.1002/smll.201803051