纳米前沿最新集锦

　　1. JACS: 超高稳定性Na离子电池

　　常规的O3型Na离子电池在接触空气后会出现Na的析出和电极氧化的问题而使得其稳定性无法满足需求。

　　本文通过减小电极中Na层的层间距，增加过渡金属电极中金属离子的价态提高了Na离子电极材料的稳定性。在理论模拟中，可以通过在电极中引入电负性相当的金属离子和另一种费米能级差异较大的元素可以实现上述改变。实验中，作者通过在NaNi0.5Mn0.5O2中引入Cu/Ti掺杂，形成NaNi0.45Cu0.05Mn0.4Ti0.1O2后可以使得电池在空气中的稳定性提高20倍，甚至在浸水后依然可以保持结构和电池性能。

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

　　2. JACS: 纳米线外延生长纳米片

　　本文通过种子法成功在Cu2-xS纳米线的垂直方向外延生长一层过渡金属硫属化物纳米片，如MoS2和MoSe2。

　　在该多级结构的基础上通过离子交换的方法用Cd置换Cu2-xS纳米线中的Cu，得到7.7wt%MoS2嫁接的CdS-MoS2多级结构催化材料。该材料在光解水HER反应中的产H2速率高达4647μmol/g/h，比纯的CdS纳米线高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

　　本文通过1,2-diaminocyclohexane 与含有1个或者0个 3-tert-butyl基团的C3-symmetrictrisalicylaldehydes之间的缩合反应得到两种手性chiralCOFs (CCOFs) 。

　　这两种CCOFs中的二维6元环通过AA堆积的方式大幅提高了其稳定性。此外，含有 tert-butyl groups的CCOF甚至可以在1M HCl和9M NaOH中保持稳定。通过后续离子交换的方法可以在该CCOF中负载多种其他金属元素，所得的催化剂可以稳定催化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: 碱式碳酸CoMn电解水

　　本文在泡沫镍NF上生长一层碱式碳酸CoMn （CoMnCH）纳米片阵列，Mn的掺杂可以调控COCH的形貌，同时大幅提高电催化活性位点和催化活性，使得该材料在OER反应中具有较好的活性，30mA/cm2过电势为284mV，并且得益于泡沫镍的3D结构提升传质和电子传输效率使得其电流密度1000mA/cm2时仅需462mV。

　　此外该碱式碳酸盐材料在对于HER也有可观活性，10mA/cm2时过电势为180mV。该材料同时作为电解水阳极和阴极时电流为10mA/cm2的电压为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制单原子Ni催化CO2电还原

　　单原子催化剂因其具有独特的几何和电子结构且具有出色的催化性能而备受关注。

　　本文通过吸附的Ni离子与MOF中Zn之间的离子交换形成单原子Ni催化剂，该材料在催化CO2电还原制CO中TOF达5273/h，法拉第效率达71.9%，10.48mA的过电势为0.89V。提供了一种有效的单原子设计和制备方法。

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

　　本文首次发现采用简单的NaMnOx就可以在常压O2下高选择性地催化1,2-二醇类化合物的氧化剪切C-C键生成醛或酮。对其反应机理研究发现反应过程中存在二元醇单齿螯合在MnIV的中间体。

　　该催化剂比传统催化剂如乙酸铅，复杂配体化合物等具有简单经济无毒无害等优势。此外该异相催化剂还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: 部分离域电子增强MoSeS电还原CO2

　　三元的二硫属化合物TMDs的结构遵循Vegard规则，但是常常发现他们比二元TMDs的催化性能要高。

　　为了研究这一问题本文制备了MoSeS这一模型化合物，在同步辐射X射线吸收谱中发现该三元TMD中的Mo-S键比较短，而Mo-Se键相对较长，使得Mo的d带电子带有部分离域化特性。DFT计算和实验证明该材料的导带态密度有所增加提高了电子的传输速率。在提高了CO2电还原中间体*COOH稳定性的同时降低了CO的吸附能力，有利于CO脱附。使得该三元TMD的电还原CO2 制CO的在-1.15V RHE的法拉第效率超过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催化内脂脱羧反应新机制

　　本文首次报道了一种生物质模拟分子γ-戊内酯GVL在Zn/ZMS-5上的脱羧生成丁烯并进一步芳构化的反应机制。

　　该反应过程中引入水可以大幅抑制催化剂的失活。通过EXAFS和NMR研究发现反应中GVL与Zn-OH和B酸位点上发生水解反应生成丁烯，而后发生芳构化。该反应中的Zn-OH的亲核反应的特性与含有Zn的生物酶催化反应类似。

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: 凝胶聚合物电解质Li-CO2电池

　　Li-CO2电池是一种极具吸引力的能量电池，但其较低的能量密度和较差的稳定性是其致命弱点。

　　本文采用聚四乙二醇二甲醚凝胶聚合物作为电解质，在Li-CO2电池的放电过程中会形成非晶态的Li2CO3颗粒,而不是常规电解质中的交联的晶态物种，使得Li-CO2电池的循环性能得到大幅提升。

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

　　10. Angew: Pd@Zeolite选择性加氢

　　本文通过将Pd纳米颗粒限域在沸石孔道中构造限域空间催化多位点反应底物的选择性加氢。这一过程的关键是将Pd纳米颗粒严实包裹在Beta分子筛形成Pd@Beta。

　　该催化剂在催化硝基苯乙烯氢化反应中可以高选择性地催化硝基的氢化，其选择性远高于普通的Beta分子筛负载的Pd纳米颗粒和商业Pd/C。此外，该策略还可以拓展到其他金属催化剂，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