納米前沿最新集錦

　　1. JACS: 超高穩定性Na離子電池

　　常規的O3型Na離子電池在接觸空氣后會出現Na的析出和電極氧化的問題而使得其穩定性無法滿足需求。

　　本文通過減小電極中Na層的層間距，增加過渡金屬電極中金屬離子的價態提高了Na離子電極材料的穩定性。在理論模擬中，可以通過在電極中引入電負性相當的金屬離子和另一種費米能級差異較大的元素可以實現上述改變。實驗中，作者通過在NaNi0.5Mn0.5O2中引入Cu/Ti摻雜，形成NaNi0.45Cu0.05Mn0.4Ti0.1O2后可以使得電池在空氣中的穩定性提高20倍，甚至在浸水后依然可以保持結構和電池性能。

DesigningAir-Stable O3-Type Cathode Materials by Combined Structure Modulation forNa-Ion Batteries. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b05176

　　2. JACS: 納米線外延生長納米片

　　本文通過種子法成功在Cu2-xS納米線的垂直方向外延生長一層過渡金屬硫屬化物納米片，如MoS2和MoSe2。

　　在該多級結構的基礎上通過離子交換的方法用Cd置換Cu2-xS納米線中的Cu，得到7.7wt%MoS2嫁接的CdS-MoS2多級結構催化材料。該材料在光解水HER反應中的產H2速率高達4647μmol/g/h，比純的CdS納米線高58倍。

Edge Epitaxyof Two-Dimensional MoSe2 and MoS2 Nanosheets onOne-Dimensional Nanowires. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b03752

　　3. JACS: 手性COF

　　本文通過1,2-diaminocyclohexane 與含有1個或者0個 3-tert-butyl基團的C3-symmetrictrisalicylaldehydes之間的縮合反應得到兩種手性chiralCOFs (CCOFs) 。

　　這兩種CCOFs中的二維6元環通過AA堆積的方式大幅提高了其穩定性。此外，含有 tert-butyl groups的CCOF甚至可以在1M HCl和9M NaOH中保持穩定。通過后續離子交換的方法可以在該CCOF中負載多種其他金屬元素，所得的催化劑可以穩定催化Diels–Alderreaction, alkene epoxidation, epoxide ring-opening, and related sequentialreactions 并且可以保持 97% ee值.

ChiralCovalent Organic Frameworks with High Chemical Stability for HeterogeneousAsymmetric Catalysis. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b04008

　　4. JACS: 堿式碳酸CoMn電解水

　　本文在泡沫鎳NF上生長一層堿式碳酸CoMn （CoMnCH）納米片陣列，Mn的摻雜可以調控COCH的形貌，同時大幅提高電催化活性位點和催化活性，使得該材料在OER反應中具有較好的活性，30mA/cm2過電勢為284mV，并且得益于泡沫鎳的3D結構提升傳質和電子傳輸效率使得其電流密度1000mA/cm2時僅需462mV。

　　此外該堿式碳酸鹽材料在對于HER也有可觀活性，10mA/cm2時過電勢為180mV。該材料同時作為電解水陽極和陰極時電流為10mA/cm2的電壓為1.68V。

Electronicand Morphological Dual Modulation of Cobalt Carbonate Hydroxides by Mn Dopingtoward Highly Efficient and Stable Bifunctional Electrocatalysts for OverallWater Splitting. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b03507

　　5. JACS: MOF制單原子Ni催化CO2電還原

　　單原子催化劑因其具有獨特的幾何和電子結構且具有出色的催化性能而備受關注。

　　本文通過吸附的Ni離子與MOF中Zn之間的離子交換形成單原子Ni催化劑，該材料在催化CO2電還原制CO中TOF達5273/h，法拉第效率達71.9%，10.48mA的過電勢為0.89V。提供了一種有效的單原子設計和制備方法。

IonicExchange of Metal–Organic Frameworks to Access Single Nickel Sites forEfficient Electroreduction of CO2. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.7b02736

　　6. Angew: NaMnOx催化1,2-二醇氧化剪切

　　本文首次發現采用簡單的NaMnOx就可以在常壓O2下高選擇性地催化1,2-二醇類化合物的氧化剪切C-C鍵生成醛或酮。對其反應機理研究發現反應過程中存在二元醇單齒螯合在MnIV的中間體。

　　該催化劑比傳統催化劑如乙酸鉛，復雜配體化合物等具有簡單經濟無毒無害等優勢。此外該異相催化劑還可以方便地回收再利用。

Heterogeneous Sodium-ManganeseOxide Catalyzed Aerobic Oxidative Cleavage of 1,2-diols. Angew. Chem.Int. Ed. 10.1002/anie.201705934

　　7. Angew: 部分離域電子增強MoSeS電還原CO2

　　三元的二硫屬化合物TMDs的結構遵循Vegard規則，但是常常發現他們比二元TMDs的催化性能要高。

　　為了研究這一問題本文制備了MoSeS這一模型化合物，在同步輻射X射線吸收譜中發現該三元TMD中的Mo-S鍵比較短，而Mo-Se鍵相對較長，使得Mo的d帶電子帶有部分離域化特性。DFT計算和實驗證明該材料的導帶態密度有所增加提高了電子的傳輸速率。在提高了CO2電還原中間體*COOH穩定性的同時降低了CO的吸附能力，有利于CO脫附。使得該三元TMD的電還原CO2 制CO的在-1.15V RHE的法拉第效率超過MoS2的16.6%和MoSe2的30.5%提升至45.2%。

PartiallyDelocalized Charge in MoSeS Alloy Monolayers Enabling Boosted CO2Electroreduction into Syngas. Angew. Chem. Int.Ed. 10.1002/anie.201704928

　　8. Angew: Zn/ZMS-5催化內脂脫羧反應新機制

　　本文首次報道了一種生物質模擬分子γ-戊內酯GVL在Zn/ZMS-5上的脫羧生成丁烯并進一步芳構化的反應機制。

　　該反應過程中引入水可以大幅抑制催化劑的失活。通過EXAFS和NMR研究發現反應中GVL與Zn-OH和B酸位點上發生水解反應生成丁烯，而后發生芳構化。該反應中的Zn-OH的親核反應的特性與含有Zn的生物酶催化反應類似。

A New Route forDe-carboxylation of Lactones over Zn/ZSM-5: Elucidation of Structure andMolecular Interactions. Angew. Chem.Int. Ed. 10.1002/anie.201704347

　　9. Angew: 凝膠聚合物電解質Li-CO2電池

　　Li-CO2電池是一種極具吸引力的能量電池，但其較低的能量密度和較差的穩定性是其致命弱點。

　　本文采用聚四乙二醇二甲醚凝膠聚合物作為電解質，在Li-CO2電池的放電過程中會形成非晶態的Li2CO3顆粒,而不是常規電解質中的交聯的晶態物種，使得Li-CO2電池的循環性能得到大幅提升。

A RechargeableLi?CO2 Battery with Gel Polymer Electrolyte. Angew. Chem.Int. Ed. 10.1002/anie.201705017

　　10. Angew: Pd@Zeolite選擇性加氫

　　本文通過將Pd納米顆粒限域在沸石孔道中構造限域空間催化多位點反應底物的選擇性加氫。這一過程的關鍵是將Pd納米顆粒嚴實包裹在Beta分子篩形成Pd@Beta。

　　該催化劑在催化硝基苯乙烯氫化反應中可以高選擇性地催化硝基的氫化，其選擇性遠高于普通的Beta分子篩負載的Pd納米顆粒和商業Pd/C。此外，該策略還可以拓展到其他金屬催化劑，如Ru和Pt。

A Pd@ZeoliteCatalyst for Nitroarene Hydrogenation with High Product Selectivity bySterically Controlled Adsorption in the Zeolite Micropores. Angew. Chem.Int. Ed. 10.1002/anie.201703938