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Science China Materials最新在线发表论文(2017.08.08)

中国科学材料2019-06-22 21:30:55

ARTICLES

Synthesis of single-crystal hyperbranched rhodium nanoplates with remarkable catalytic properties

Jiawei Zhang, Meishan Chen, Jiayu Chen, Huiqi Li, Suheng Wang, Qin Kuang, Zhenming Cao and Zhaoxiong Xie

超支化Rh单晶纳米薄片的合成及其催化性能研究 

张嘉伟, 陈梅珊, 陈佳煜, 李慧齐, 王苏恒, 匡勤, 曹振明, 谢兆雄

摘要: 贵金属纳米晶的催化性质与其结构密切相关. 比表面积越大、配位不饱和的边角原子密度越高, 贵金属纳米晶在催化反应过程中表现出的性能往往越优异. 相比于常见的具有完整几何形貌的贵金属纳米晶, 具有多重分级结构特征的超支化贵金属纳米晶拥有更大的比表面积以及更丰富的配位不饱和的活性位点, 因此被认为是一种潜在的性能优异的催化剂. 但这种具有多重分级结构特征的超支化贵金属纳米晶无论是在生长机理研究还是可控制备上都还存在巨大的挑战. 本文通过简单的湿化学法成功制备出一种具有多重分级结构特征的超支化Rh纳米薄片. 该产物由三角形纳米片在扩散限制条件下分级生长形成, 整体呈现三次对称性的单晶特征. 研究表明, 该纳米结构不仅具有出色的结构稳定性, 而且其生长级数可通过反应溶剂比例的简单调节进行调控, 从而实现Rh纳米薄片比表面积和位于边/角活性位点的原子比例的调控. 由于拥有更大的比表面积以及更为丰富的配位不饱和的活性位点, 这种具有多重分级结构的超支化Rh纳米薄片在乙醇电催化氧化和苯乙烯催化加氢催化反应中展现出了比目前主流商业催化剂Rh黑更为优异的催化活性.

Multifunctional Cu1.94S-Bi2S3@polymer nanocomposites for computed tomography imaging guided photothermal ablation

Xiaoquan Lu, Yuanbao Li, Xilin Bai, Gaofei Hu and Leyu Wang

多功能Cu1.94S-Bi2S3@polymer纳米探针用于CT成像指导的光热治疗

鹿晓泉, 李远豹, 白熙林, 胡高飞, 汪乐余

摘要:  铋掺杂硫化铜纳米晶用于CT成像指导的光热治疗已经引起了人们的广泛关注. 然而, 低剂量的铋掺杂CT信号弱, 高剂量铋掺杂又会减弱硫化铜的光热效果. 本文报道了一种多功能纳米探针, 用两亲性高分子将油溶性Cu1.94S和Bi2S3纳米晶同时封装于约85 nm大小的纳米微球中, 用于CT成像指导光热治疗. 多功能纳米探针中Cu1.94S和Bi2S3纳米晶的量和比例能够灵活调节, 从而得到较高的光热转换效率(~31%)和良好的CT成像能力(27.8 HU g L−1). 这些纳米探针在4T1荷瘤小鼠进行瘤内注射后, 显示了良好的CT成像与肿瘤光热治疗效果. 该复合纳米探针的制备方法还可用于其他多功能纳米探针的制备. 

Fabrication of open-cellular (porous) titanium alloy implants: osseointegration, vascularization and preliminary human trials

Shujun Li, Xiaokang Li, Wentao Hou, Krishna C. Nune, R. Devesh K. Misra, Victor L. Correa-Rodriguez, Zheng Guo, Yulin Hao, Rui Yang and Lawrence E. Murr

钛合金多孔植入物: 骨整合、血管化和临床实验

李述军, 李小康, 侯文韬, Krishna C. Nune, R. Devesh. K.,Misra, Victor L. Correa-Rodriguez, 郭征, 郝玉琳, 杨锐, Lawrence E. Murr

摘要: 本文采用电子束增材(EBM)制造技术制备了多种具有开放孔隙结构的多孔钛合金(Ti-6Al-4V)植入物, 包括网状和泡沫状结构. 该多孔钛合金植入物可以通过调节孔隙率(或密度)降低其弹性模量(或刚度)以减轻“应力屏蔽”效应, 实现与软(小梁)和硬(皮质)骨的弹性模量(或刚度)匹配; 同时还可以促进骨组织长入, 增加细胞密度和细胞外基质间的相互作用, 后者涉及骨形态发生蛋白(BMP-2)和成骨细胞功能之间的相互影响. 总结了在水性水凝胶基质中初级血管结构的早期形成和特征, 报道了EBM技术制备的个性化钛合金植体在动物(羊)和人体临床试验的初步结果. 本文结果为钛合金多孔材料作为组织工程“活性”植入物的应用可行性研究提供了有力支持.


Exploring an effective oxygen reduction reaction catalyst via 4e− process based on waved-graphene

Lujie Cao, Mingyang Yang, Zhouguang Lu and Hui Pan

波浪型石墨烯作为高效四电子氧气还原反应电催化剂的探索 

曹鲁杰, 杨明阳, 卢周广, 潘晖

摘要: 本文基于第一性原理, 针对一种本征或氮掺杂的石墨烯在不同晶胞参数压缩比和在酸性条件下的氧气还原反应机理进行了探索. 文章假设了两种不同的反应机理, 并逐步分析了从氧气吸附到水分子形成的整个过程, 结果表明基于氧气分子解离机理的四电子过程是唯一有效的路径. 文章进一步提出了一种有效的氧气还原反应机理, 这为设计新的非金属电催化剂提供了新的思路.

Rectangular flake-like mesoporous NiCo2O4 as enzyme mimic for glucose biosensing and biofuel cell

Shiqiang Cui, Jiangjiang Zhang, Yaping Ding,  Shuqing Gu,  Ping Hu, Zongqian Hu

基于矩形片状介孔NiCo2O4用于非酶葡萄糖生物传感器和葡萄糖生物燃料电池的研究

崔世强, 张江江, 丁亚萍, 古淑青, 胡萍, 胡宗倩

摘要: 矩形片状介孔NiCo2O4催化剂被首次同时用于非酶葡萄糖传感器和非酶葡萄糖燃料电池中. 结果表明: 在传感器上, 介孔NiCo2O4催化剂对葡萄糖具有优异的传感特性, 如超快的响应时间(小于1 s), 超高的灵敏度(662.31 μA (mmol L−1) −1 cm−2)以及超低的检测限(0.3 nmol L−1 at S/N = 3); 在燃料电池上, 介孔NiCo2O4催化剂作为负极材料展示出了良好的应用前景, 包括0.63 V的开路电压, 0.092 mW cm−2的最大输出功率和1.3 mA cm−2的极限电流密度. 该材料对葡萄糖优异的催化能力归因于介孔结构引起的巨大比表面积能够提供更多的活性位点和NiCo2O4本身具有的良好的催化能力. 本研究为促进非酶葡萄糖超敏感检测和丰富非酶葡萄糖燃料电池负极催化材料的发展提供了有利的依据.

Environmentally-friendly solvent processed fullerene-free organic solar cells enabled by screening halogen-free solvent additives

Wenchao Zhao, Long Ye, Sunsun Li, Xiaoyu Liu, Shaoqing Zhang, Yun Zhang, Masoud Ghasemi, ChangHe, Harald Ade and Hou Jianhui

筛选非卤溶剂添加剂制备非富勒烯有机太阳能电池

赵文超, 叶龙, 李荪荪, 刘晓宇, 张少青, 张赟, Ghasemi Masoud, 何畅, Ade Harald, 侯剑辉

摘要: 虽然近年来有机太阳能电池的能量转换效率已经超过13%, 但是加工高效率有机太阳能电池的溶剂大多数是含卤溶剂, 这些溶剂体系阻碍了有机太阳能电池的进一步发展. 因此, 探索使用绿色溶剂制备高效率电池具有重要意义. 本文在非卤溶剂邻二甲苯作为主溶剂的前提下, 通过筛选不同非卤溶剂作为添加剂制备高效有机太阳能电池, 在PBDB-T:IT-M共混材料体系中, 取得了11.6%的能量转换效率, 该效率是使用非卤溶剂加工有机太阳能电池的最高效率之一. 我们通过一系列形貌测试将共混薄膜形貌的相区尺寸, 相区纯度以及结晶性等重要形貌参数与器件性能进行关联, 这对非富勒烯有机太阳能电池的性能优化具有指导意义. 本研究表明, 通过细致筛选非卤溶剂添加剂调节共混薄膜的形貌, 从而可以获得高性能的有机太阳能电池.


A new two-dimensional TeSe2 semiconductor: indirect to direct band-gap transitions

Bozhao Wu, Jiuren Yin, Yanhuai Ding and Ping Zhang

新型二维半导体TeSe2: 间接带隙到直接带隙的转变

吴伯朝, 尹久仁, 丁燕怀, 张平

摘要: 本文基于第一性原理计算预测了一种新颖的二维稳定结构TeSe2, 结果显示单层TeSe2是一种半导体材料, 其带隙值为2.392 eV. 有趣的是单层TeSe2的间接能带在宽范围的双向负应变(0.02~0.12)作用下转变为直接能带. 比单层黑磷烯更小的有效空穴电子质量预示了TeSe2具有更高的载流子迁移速率. 此外, 对不同厚度TeSe2的声子模及光学性质也进行了计算, 结果显示不同厚度的TeSe2具有较强的光学各向异性, 尤其是多层TeSe2具有更宽的吸收波长. 这些结果表明, TeSe2作为一种新颖的二维结构在纳米器件领域具有巨大的应用潜力, 如高速超薄晶体管, 纳米力学传感器, 紫外–可见红光区声光偏振器及光电子器件等.

In-situ phase transition to form porous h-MoO3@C nanofibers with high stability for Li+/Na+ storage

Zhi Chen, Yongkang Liu, Hang Zhang, Shuangshuang Ding, Taihong Wang and Ming Zhang

原位液相转变制备多孔h-MoO3@C纳米线用于锂/钠离子储存

陈智, 刘永康, 张航, 丁双双, 王太宏, 张明

摘要: 基于金属氧化物存储机制, MoO3比MoO2具有更高的理论容量. 本文通过热的硝酸氧化MoO2@C纳米线成功制备出具有400.2 m2 g−1高比表面积的多孔h-MoO3@C纳米纤维, 且碳壁没有明显破坏. 作为锂离子电池的负极, 与MoO2@C纳米线相比多孔h-MoO3@C纳米纤维电极表现出更好的性能, 其中在2 A g−1的电流密度下500循环后展现出302.9 mA h g−1的可逆容量. 作为钠离子电池的负极, h-MoO3@C电极同样具有很好的倍率性能. 在2 A g−1的电流密度下500循环后仍具有108.9 mA h g−1的容量, 并且在2 A g−1的电流密度下1200循环后还能保持91 mA h g−1的容量. 由于碳壁可以维持结构的完整性且可提高导电性; 同时h-MoO3 的隧道结构可作为分离电子孔并为Li+/Na+ 嵌入脱出提供更多的特有位置,使得该复合纳米线作为电极材料表现出更好的性能. 本工作为合成具有高价的过渡金属氧化物/碳复合材料在电池和催化剂领域的运用提供了依据.


HIGHLIGHT

Universal organic anodes enable safe low-cost aqueous rechargeable batteries with long cycle life, high capacity, and fast kinetics

Weixing Song and Guozhong Cao

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