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四月第二周:JACS、Angew、CS精选
材料人客服小谭     2021-04-10 微信扫码分享  
材料之道,鸿研知道!这里是鸿研头条之顶刊周报

1.JACS:通过同步替换封端剂从而在纳米颗粒和MOF之间形成一个对齐的界面

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@ American Chemical Society

将MOF构筑在其他材料表面,从而形成多功能材料是近年来研究的热点;然而,由于结构维度的数量级差异,引导MOF的共生具有挑战性。这项研究开发了一种通用策略,通过利用弱吸附封端剂的动态性质来诱导MOF在金属纳米颗粒(NP)的表面生长。在这个胶体过程中,封端剂逐渐从金属表面解离,并且被MOF原位取代。MOF生长后会生成一个界限清晰的NP-MOF界面,且不含截留的封端剂,从而形成均匀的核-壳结构,也就是一个NP被封装在一个具有特定晶面排列的单晶MOF纳米晶体中。通过将ZIF-8和UiO-66型MOF涂覆在CTAB封端的成形金属NP上从而证明了这一构想,并通过光谱观测到清晰的NP-MOF界面。明确的界面优于通过常规方法生成的不明确的界面,对于α,β-不饱和醛的氢化显示出对不饱和醇的高选择性。这一策略开辟了在具有巨大结构维度差异的材料之间构建对齐界面的新途径。

2. JACS: 发光金属-有机框架中的光子上转换

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@ American Chemical Society

低能量的光与物质的相互作用导致高能量光的产生,称为光子上转换。这种现象很重要,因为它在光电子、能量收集和生物医学领域有潜在的应用。这项研究报告了一种柱形轮状 MOF,并用于高效的三重态-三重态湮灭上转换(TTA-UC)。单晶XRD显示,锌金属化的敏化剂以轮状方式配位,形成2D片,与之相连的是湮灭剂,因此每种敏化剂与其中的五种相连。敏化剂相对于湮灭剂的精确排列以及高的湮灭剂与敏化剂比例有助于Dexter能量转移。在25 mW·cm–2的功率密度下,扩展结构中导致了效率达1.95%的TTA-UC(理论最大值= 50%)。

 3.JACS: 缓冲配位调控作为控制各向异性金属-有机框架中晶体形态和分子扩散的手段

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@ American Chemical Society

在金属-有机框架内,化学选择性环境的合成方面已经取得了进展,但由于无法预期性地控制微晶尺寸和形状,材料开发和工业实施受到了阻碍。控制晶体生长的一个常见策略是包含配位调节剂,配位调节剂是设计用于在合成过程中与连接体竞争金属配位的分子物质。然而,这些调节剂可以同时改变反应溶液的pH值,这种效应也可以显著影响晶体形态。这项研究使用非配位缓冲液来独立控制MOF合成过程中的反应pH,从而能够直接探究配位物种在晶体生长中的作用。研究表明,该策略在使用乙酸钴(II)作为金属源的pH =7的缓冲溶液中可以有效的合成Co2(dobdc)骨架的低分散性单晶。DFT计算表明,醋酸盐在结晶过程中竞争性地与Co结合,通过使用一系列具有不同配位强度的羧酸根阴离子的钴盐,可以控制晶体沿c方向生长。此外,使用零长柱色谱法证明晶体形态对工业上重要的烃类,间二甲苯的客体扩散路径长度有直接影响。总之,这些结果从分子水平上分析了调节剂在控制微晶形态方面的用途,并为控制MOF内的分子扩散速率提供了有效策略。

 4.Angew: 杂化超交联聚合物的高效热能存储

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 @ Wiley

尽管一系列研究致力于解决相变材料在储能过程中的泄漏问题,能够同时封装有机和无机相变材料的方法尚未有报道。这项研究合成了一种含有机/无机杂化硅氧基官能团的聚合物,并将其用于封装相变材料。由于温和的超交联反应条件(仅需要添加催化量的碱溶液),使其对有机和无机相变材料均具有耐受性。值得注意的是,反应混合物的初始均相状态允许最终的相变材料封装率和第三种纳米添加剂的均匀混合,以提高热导率。进一步的研究表明,这种杂化聚合物的存在赋予所获得的相变复合材料独特的自清洁性能,对水滴表现出良好的疏水性。更重要的是,这种新型相变材料封装方法对各种纳米粒子表现出良好的耐受性,包括碳基纳米材料、金属氧化物纳米粒子和无机氧化物纳米粒子,实现了最高600%的热导率增强和93.7%的光热转换效率,其相变潜热为180 J/g,并且无泄漏。

 5.Angew: 多孔材料分离纯化烃类

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@ Wiley

 甲烷、乙烯、丙烯、对二甲苯和邻二甲苯等烃类在目前和未来的化学工业中都具有重要意义。甲烷/氮气、乙烯/乙烷、丙烯/丙烷等烃类的分离纯化以及C8芳烃的分离是一个重要的过程。然而,传统的蒸馏分离占了世界能源消耗的大部分。基于多孔材料的分离被认为是一种有前途的替代技术,具有较低的能耗和运行成本。本综述重点介绍了吸附分离甲烷/氮气、乙烯/乙烷、丙烯/丙烷混合物的进展,以及用多种材料(包括碳质材料、沸石、MOFs和多孔有机框架)分离C8芳烃(即二甲苯异构体)的进展。还着重描述了这些吸附分离的一些近期重要进展,讨论了每种材料的优缺点,并提出了改进材料的设计指南。此外,还讨论了每种材料类型和分离工艺的挑战和未来发展。

 6.Angew: 用于高压锂离子电池稳定运行的先进低易燃电解液

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 @ Wiley

尽管磷酸三甲酯是一种有效的阻燃剂,但通常被认为是制造石墨(Gr)基锂离子电池电解质的不合格溶剂,因为它容易导致Gr剥落和电池故障。通过对磷酸三甲酯采用独特的局部高浓度电解液(LHCE)溶剂化结构,并通过电解液添加剂调整溶剂化层的组成,在Gr||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2电池中使用磷酸三甲酯基电解液可以获得优异的电化学性能。在2.5-4.4 V电压范围内进行500次充电/放电循环后,含有磷酸三甲酯基LHCEs和适当添加剂的电池容量保持率可达85.4%,明显高于使用LiPF6-有机碳酸酯基准电解质的电池(75.2%)。同时,由于磷酸三甲酯的阻燃效应,与传统的LiPF6-有机碳酸酯电解液相比,基于磷酸三甲酯的LHCEs表现出显著降低的可燃性。

 7.CS: 固体离子导体合成条件的影响被低估

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高性能无机固体电解质的开发是实现高能量密度固态电池的关键。尽管这些固态材料通常是通过经典的固相合成法制备的,但该领域最近的研究表明,机械化学反应、溶液合成、微波合成和各种合成后热处理会极大地影响材料的结构和微观结构及其输运性质。一方面,这些都是提升工业应用和生产的材料加工路线的重要考虑因素。另一方面,它表明不同的合成对材料性能的影响既没有被很好地从根本上理解,也没有被很好地广泛内化。这项研究旨在回顾最近在理解合成过程对超离子导体中合成—(微)结构—输运关联的影响方面所做的工作。目标是为固态研究领域提供未来努力的方向,以更好地理解基于合成路线的当前材料特性,而不是对任何具有固有导电性的给定成分有过于简单的认识。希望这篇综述能揭示合成对固体电解质输运性质的影响被低估,并且有助于未来设计固体电解质的合成,并指导已知材料的工业应用。

 8.CS:在胶体核/壳纳米晶体中实现压力诱导的新相保留

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核/壳纳米晶体(NCs)集成了协同功能,这将触发更多的特性,例如高能量转换效率、非闪烁发射和自旋轨道耦合。这种前景与各组分的晶体结构高度相关。然而,在核/壳NCs中实现新相,是对常见晶体结构而言相当大的挑战性,这通常存在于大块的相应晶体中。这项研究提出了一种快速和清洁的高压方法来制造MnSe/MnS 核壳NCs,这种NCs具有一个新相,这种相在它们的块体对应物中没有出现。它正交MnP结构(B31相),在单胞内紧密堆积且呈之字形排列。固体MnSe纳米棒与MnS壳的封装使我们能够在高压下识别出两个具有可识别衍射图案的独立相变,其中异质界面效应调节了核的纤锌矿→岩盐→B31相变。第一性原理计算表明,B31相在高压下是热力学稳定的,由于纳米材料中微妙的焓差和大表面能的协同作用,它可以在室温条件下保留。这种保留新相的能力可能为未来操纵异质结构纳米结构的电子和磁性打开新的机遇。

 9.CS:基于概念化DFT理论的电子结构原理

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 在这篇综述文章中,聚焦概念密度泛函理论(CDFT)前提下定义的基本电子结构原理和各种反应性描述符。在过去的几十年里,CDFT已经证明了它的价值,为各种静态和时间相关的物理化学问题提供了有价值的见解。本文在简要概述了CDFT的基础知识后,描述了可采用基于CDFT的反应性理论的各种情况,以深入了解一些化学过程的潜在机制。

Free-Writon供稿


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