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顶刊封面: 5月材料领域优秀成果十大精选

编译者:发布时间:Jun 6, 2017点击量:65436 来源栏目:科技前沿

材料科技日新月异,一不留神就容易错过邂逅优异科研成果的机会。今天材料人编辑部学术组为您精选5月份材料领域十大优秀成果,让我们走进材料科技前沿,一起看看顶级期刊精选十大封面故事吧。

1、Nature Materials封面: 零保温淬火的磷光体用于高功率LED

荧光粉转换的白光发光二极管(pc-WLED)是一种广泛应用于照明,高科技显示器和电子设备领域的有效光源。当前它面临的主要挑战是随着大功率LED操作时温度升高,磷光体及其周围材料随着时间的流逝而劣化,导致磷光体转换效率的降低。

韩国全南大学的Won Bin Im(通讯作者)等报道了发射蓝光的磷光体Na3–2xSc2(PO4)3:xEu2+ (λem= 453 nm),表现出高达200℃的热淬火性能。随着温度的升高,磷光粉为补偿发射损失从而维持发光特性。这一研究成果有助于探索零热淬火的荧光粉高功率LED领域的应用。

文献链接:A zero-thermal-quenching phosphor(Nat. Mater., 2017, DOI:10.1038/nmat4843)

2、Nature Nanotechnology封面: 石墨烯纳米涂层聚合物泡沫吸附剂处理海洋粘油泄露

原油泄漏是海洋和海岸污染的主要来源。目前主要使用疏水亲油的吸附剂来解决这一问题,但是对于粘稠度较高的原油来说,这种方法的吸附速率十分有限。

中科大俞书宏(通讯作者)等制备出一种石墨烯纳米结构涂层的聚合物泡沫(GWS)用作吸附材料,研究表明,该材料可以高效吸附原油、清理泄漏。施加电压的GWS产生足够的局部加热,原位减少油的粘度,增加了油在GWS孔隙中的扩散系数,从而加速吸油速率。此外,原油粘度的降低促使原油采收率增加。这种原位焦耳加热吸附剂的设计方法将促进疏水亲油吸附剂在粘油泄漏清理工程中的实际应用。

文献链接:Joule-heated graphene-wrapped sponge enables fast clean-up of viscous crude-oil spill(Nat. Nanotech., 2017, doi:10.1038/nnano.2017.33)

3、Angew封面: 钠离子直接甲酸燃料电池

传统的阳离子交换膜直接液体燃料电池面临着需要额外的基底来提供碱性环境和载流子而受到限制,因此其发展受到限制。

西安交大李印实(通讯作者)等制备了无基底的钠离子直接甲酸燃料电池,该燃料电池在60℃时能量密度为33 mW cm−2。甲酸钠的水解可以提供大量的OH-和Na+,与传统的氯碱工艺相比,该钠离子直接甲酸燃料电池可以做到同步发电和生产氢氧化钠,同时不污染环境。能够在10 mA的电流下连续工作13小时,产出195 mg的NaOH。这种新型电化学转换器件具有巨大的发展前景。

文献链接:A Sodium-Ion-Conducting Direct Formate Fuel Cell: Generating Electricity and Producing(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201701816)

4、Angew封面: 光化学反应合成具有2.15eV带隙的螺旋状石墨烯纳米带

石墨烯作为一种零带隙二维半导体材料具有优异的电荷传输特性。通过制备石墨烯纳米带从而将电子限制在一维的石墨烯纳米带中就是一种为石墨烯中引入带隙的方法。在当前报道的诸多研究中,自下而上的溶液法因其对于易于控制结构精度、能够实现大规模生产等优点被视为极有前景的制备方法。

拉瓦尔大学的Jean-François Morin(通讯作者)等通过选择性光化学反应法合成了螺旋状石墨烯纳米带,带隙为2.15eV,该材料无论是在液相还是固相的可见区域中都具有高发射性。

文献链接:Helically Coiled Graphene Nanoribbons(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201611834)

5、Adv. Mater. 封面: 泡沫片状铝箔用作双离子电池阳极和集流体

中国科学院深圳先进技术研究所唐永炳(通讯作者)等为了提高铝基双离子电池的循环稳定性和倍率性能,在铝箔阳极上设计了一种泡沫片状空心界面,采用碳包覆空心铝阳极作为阳极材料和集流体。该阳极结构可以在空心球内引导合金位置内的形成,并将合金尺寸控制在纳米空心球,有效的限制体积膨胀从而形成超稳定的固体电解质界面。因此该电池具有优异的循环稳定性,2C的充放电倍率下1500次循环后容量保持率达到99%。

文献链接:Dual-Ion Batteries: Bubble-Sheet-Like Interface Design with an Ultrastable Solid Electrolyte Layer for High-Performance Dual-Ion Batteries(Adv. Mater., 2017,DOI: 10.1002/adma.201606805)

6、Adv. Mater. 封面: 一类新的激光材料—新型阴离子蓝光金属有机框架的本征受激发射

南洋理工大学的Venkatram Nalla(通讯作者), 慕尼黑工业大学的Karsten Reuter(通讯作者)和Roland A. Fischer(通讯作者)等合成了两种新型阴离子蓝光金属有机框架(MOF):In-MOFs和Zn-MOFs。在没有任何染料掺杂和外部腔的情况下,In-MOFs和Zn-MOFs具有独特的内在受激发射与低能量密度阈值,分别为36和27 mJ cm−2。这种结构具有紧密排列的高荧光生色团且框架结构能够刚性地在金属离子结点之间实现有机连接。因此该材料不仅具有独特的光学性能,还具有光和热稳定性。

文献链接: A New Class of Lasing Materials: Intrinsic Stimulated Emission from Nonlinear Optically Active Metal–Organic Frameworks(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770112)

7、Adv. Mater. 封面: 光致发光——集成独立的二维过渡金属硫化物

法国特鲁瓦技术大学、韩国成均馆大学的Gilles Lerondel(通讯作者)等报道了单层MoS2, WS2和WSe2作为有代表性的过渡金属硫化物(TMDS)被转移到ZnO纳米棒衬底上,ZnO与TMDS以十分有限的点接触的形式接触,与SiO2衬底上的TMDS相比,这种接触方式减少了片层间的应力,拉曼光谱和光致发光强度的增强也证实了应力的减少,单层TMDS和ZnO纳米棒之间的电荷转移的影响可以忽略不计,因此ZnO纳米棒衬底上的TMDS光致发光强度增强。该研究为高效超薄光电器件的发展另辟蹊径。

文献链接:Integrated Freestanding Two-dimensional Transition Metal Dichalcogenides(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201700308)

8、Adv. Funct. Mater. 封面: 三阴性乳腺癌的增强肿瘤渗透和联合治疗多重响应疗法

纳米医学是当前具有前景的联合治疗三阴性乳腺癌(TNBC)的方法。然而纳米药物的疗效往往会被一系列的生物屏障所抑制。

中国科学院上海药物研究所的于海军(通讯作者)和李亚平(通讯作者)等提出了一种用于克服序贯生物屏障以改善TNBC治疗方法的多重反应囊泡。脂质体囊泡对酶、光和温度具有多刺激敏感性,并能同时包裹疏水性药物和亲水性药物。这项研究为TNBC联合治疗提供了新的思路。

文献链接:Programmed Multiresponsive Vesicles for Enhanced Tumor Penetration and Combination Therapy of Triple-Negative Breast Cancer(Adv. Funct. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201606530)

9、Adv. Energy Mater. 封面: 电催化——逐步电沉积法制备的镍铁氢氧化物薄膜

研发水氧化反应(OER)的高效催化剂是可再生能源技术的核心问题。在碱性条件下,NiFeOxHy被认为是OER活性最高的电催化剂,且镍铁氢氧化物薄膜成本低廉、对环境友好,因此引起研究者广泛的关注。

陕西师范大学、中国人民大学的曹睿(通讯作者)等通过快速简单的逐步电沉积方法制备了网状镍铁氢氧化物超薄膜,该薄膜具有高效的催化水氧作用。与传统方法制备的NiFe薄膜相比,过电压为329 mV时该薄膜的转换效率达到8.7 s-1,到达了当前异构催化剂中的最高值。

文献链接:A Thin NiFe Hydroxide Film Formed by Stepwise Electrodeposition Strategy with Significantly Improved Catalytic Water Oxidation Efficiency.(Adv. Energy Mater., 2017, DOI:10.1002/aenm.201602547)

10、Nano Lett. 封面: 磁光致发光光谱确定CsPbBr3纳米钙钛矿的晶体结构

铅卤化物钙钛矿纳米晶的晶体结构对于优化太阳能电池,光电探测器和发光器件等新型器件的稳定性来说至关重要。

法国波尔多大学的Brahim Lounis(通讯作者)等通过研究CsPbBr3纳米钙钛矿的磁光致发光光谱来确定其晶体结构。在零磁场区,两类光致发光光谱显示其激子的精细结构显示两个或三个能级,这说明存在着两种晶体结构,即四方D4h和正交D2H相。磁场的变化、分裂和耦合激子能级提供过载及其各向异性特征确定抗磁系数和有价值的信息。这一光谱研究揭示了带电激子的光学性质,实现了对钙钛矿系统中的电子和空穴g因子进行提取的过程。

文献链接:Neutral and Charged Exciton Fine Structure in Single Lead Halide Perovskite Nanocrystals Revealed by Magneto-optical Spectroscopy(Nano Lett., 2017, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00064)

本文由材料人学术组吴长青供稿,材料牛编辑整理。

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