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“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇

撰文:陈昌磊

责编:陈昌磊


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“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


1. Angew. Chem. Int. Ed.;  2017, 56, ASAP; DOI: 10.1002/anie.201704739


“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


【领域】:全无机钙钛矿量子点 —>  无Pb量子点(Cs3Bi2X9)


【亮点】:本文亮点在于用一种较为简单的方法合成得到无Pb钙钛矿量子点(Cs3Bi2X9)。如今的无机量子点材料,无论是较为传统的CdSe、PbS,还是新兴的CsPbX,其都存在一个很大的问题:含有剧毒物质(Cd、Pb)。在环境问题日益严峻的大背景下,这些有毒物质可能成为量子点材料规模化应用的巨大障碍。所以开发无毒、或者低毒量子点材料,比如InP、Cs3Bi2X9势在必行,而本文的着眼点和亮点也就在于此。同时,文中合成的含Bi钙钛矿材料在稳定性方面也得到了提升(30 d)。


【点评】:纵观量子点材料的发展,会发现一个有意思的现象:性能和毒性之间似乎总是“相辅相成”。传统无机量子点材料中:毒性高的含Cd量子点(CdSe、CdS)通常表现出非常优异的发光性能和稳定性。而毒性小的InP量子点却一直在性能上无法和含Cd量子点比拟。同样,在全无机钙钛矿量子点中,毒性高含Pb量子点发光性能非常好(效率很高、也很纯),而毒性低的含Bi量子点发光性能却很差(本文中的发光效率还不到5 %,纯度也不高)。


【重要图例】

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Cs3Bi2X9量子点尺寸及结构表征


2. Angew. Chem. Int. Ed. ; 2017,56, ASAP; DOI:  10.1002/anie.201706188


“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


【领域】:多级孔材料 —>  多级孔金属用于催化 —>  离子液体充当溶剂和模板


【亮点】:本文被Angew选为Very Important Paper。所属领域可以说是离子液体、也可以说是多级孔材料。作者利用离子液体作为溶剂和模板合成多级孔纳米金属材料。这一多级孔的形成与离子液体的结构密切相关,文中指出在离子液体中存在“nanodomains”。金属离子(Ru+, Pt+)首先在离子液体中被还原为很小的纳米颗粒,离子液体同时又充当“配体”的作用,以稳定小纳米颗粒,进而作为模板诱导小颗粒之间的自组装形成介孔。合成方法简单、孔径可控。

 

【点评】:多级孔材料并不是一个新名词,已经被提出了很多年。关于多级孔的优与劣,请参考研之成理前期的分享文章(链接:公众号内回复孔道君查看,记得看评论去哦)。多级孔纳米金属材料也一直有人研究。本文则是利用了离子液体的特性合成出多级孔纳米金属材料,并在加氢催化、污染物处理方面表现优异。但这性能的提升与多级孔,特别是“多级”的概念,有多大的关系,还值得进一步的研究。此外,文中运用了很多孔材料的表征方法,比如:BET,SAXS,值得科研小白学习。对于BET和SAXS,研之成理前期都有深入的介绍,可以前往我们的孔道君板块或者表征板块查看。

 

【重要图例】

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DLS表征和SAXS表征。

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离子液体相图

 

3. Angew. Chem. Int. Ed. ; 2017,56, ASAP; DOI:10.1002/anie.201706566


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【领域】:分子筛 —>  多级孔分子筛 


【亮点】:多级孔分子筛的合成一直是热门话题。正如文中所述合成方法可以分为两类:1.Top – Down;2. Bottom –Up。本文是属于前者。分子筛的脱铝、脱硅都很常见,但结合两者来制备多级孔材料却一直是难题。本文利用“Consecutive Steaming alkaline treatment”方法成功将脱铝和脱硅耦合到一起,从而制备出兼具微孔和介孔的多级孔分子筛材料。(具体的实验步骤请参见原文的SI。)

 

“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


【点评】:本文思路很清晰,新的Top – Down方法合成出了多级孔分子筛材料。关键在于该方法为什么能够很好的耦合脱铝和脱硅,机理是怎么样的?文中也指出更详细的表征和研究还在进行中,期待。

 

【重要图例】

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处理前后SEM,TEM图片对比

 

4. Chem. Mater., Article ASAP; DOI:  10.1021/acs.chemmater.7b02834


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【领域】:全无机钙钛矿量子点 —>  高效率钙钛矿薄膜的制备


【亮点】:本文亮点在于通过一种后处理方法实现了高荧光效率薄膜材料的制备。全无机钙钛矿材料在溶液状态表现出了高荧光效率,但制备成薄膜之后,其效率往往会大大下降,本文通过PbBr2后处理,明显提高了薄膜效率。

 

【点评】:读本文的重点在于提供了一种提高钙钛矿薄膜效率的一种方法。PbBr2处理为什么能够提高荧光效率,本文中没有详细讨论,值得进一步研究。


【重要图例】

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基本表征


 

5. J. Am. Chem. Soc.Just Accepted DOI: 10.1021/jacs.7b06514


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【领域】:单原子分散催化剂的制备 —>  用于ORR —>PGM Free 催化剂


【亮点】:本文亮点在于利用MOF的空间孔结构成功合成出单分散的FeN4催化剂,并在ORR中表现出优异的活性。利用含Fe前驱体,将Fe引入到MOF骨架中,再通过焙烧的方法得到单分散的Fe,过程示意图见下图。另外,焙烧温度也是关键,不到800度,活性中心无法形成。通过各位表征,作者初步提出了关键的构效关系,关键在于单分散的Fe – N活性位点和Graphitic C。


“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


【点评】:本文的思路是这样:在ORR反应催化剂研究中PGM催化剂一直是科学家们的追求目标,理论计算表明FeN4最有可能替代Pt。好了,实验化学家们开始拼命的合成FeN4,但困难在于如何合成?传统方法是Fe盐和含C/N的前驱体放一起混合、球磨、焙烧、酸洗等等方法。传统方法的缺点是可控性差、活性位点数目不够,或者非活性中心Fe太多。怎么办?文中巧妙利用了MOF的结构和焙烧的特点,合成得到单分散的Fe活性位点。最终得到的催化剂不仅活性好,而且还是单原子分散。虽然文中阐述了构效关系,但个人认为里面还有很多地方值得深入研究。此外,对于Fe的负载量能否提高,能够提高到多少没有深入研究。


【重要图例】


“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇

不同焙烧温度下的ORR活性,以及活性位点的XPS表征


“ 文献日课,研选5篇 ” 之纳米合成篇


鸟语虫声总是传心之诀,花英草色无非见道之文!



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