纳米材料前沿研究成果精选【第2期】

1.Adv.Funct.Mater.: 量子点发光二极管（QLED）掺杂的NiO膜作为空穴注入层（HIL）

PEDOT:PSS是目前量子点LED（QLED）中广泛运用的空穴注入材料。然而，PEDOT:PSS的吸湿性和酸性特征会导致铟锡氧化物(ITO)电极腐蚀从而严重的降低器件的稳定性。相比于有机材料的器件，无机界面缓冲层具有更高的热稳定性，而且，溶液过程的金属氧化物薄膜作为界面缓冲层因其与QD层更好的界面相容性通常比通过真空沉积制备的金属氧化物块体薄膜更有效。近日，上海大学杨旭勇（通讯作者）等人提出了一种金属掺杂NiO薄膜的策略提高QLEDs的效率和稳定性：他们采用Li、Mg、Cu分别做为掺杂元素，结果显示，Cu:NiO HIL基的器件相比于采用PEDOT:PSS的器件表现出更加优良的性能，器件的最大电流效率和内量子效率分别达到了45.7 cd A⁻¹和10.5%， 这是迄今为止所报道的无PEDOT: PSS的 QLEDs最高值，与此同时,器件表现出在5000 cd⁻²初始亮度下87h的半衰期时间,比PEDOT:PSS基器件要长4倍。这项工作为高性能稳定的QLED器件提供了PEDOT:PSS的替代品。

文献链接：High-Effciency and Stable Quantum Dot Light-Emitting Diodes Enabled by a Solution-Processed Metal-Doped Nickel Oxide Hole Injection Interfacial Layer(Adv.Funct.Mater., 2017, DOI: 10.1002/adfm.201704278)

2.Adv.Funct.Mater.: 热控乳液自组装有序量子点（QD）超微粒子用于光降解和太阳能光催化

随着纳米粒子自组装的发展，一个主要的问题是超晶体结构是否能产生集体性质，如相邻的纳米晶之间的耦合，三维空间中激子离域实现能带式的电子传输。一般来说，纳米晶体的表面具有有机配体绝缘层钝化，阻碍邻近的电子转移并在纳米颗粒自组装过程中形成墙，配体去除或者交换对于促进电子转移是一种可行的策略，但通常会改变表面态，导致性能改变或无法控制的团聚。近日，中科院化学所王铁（通讯作者）团队通过热控制的仿真自组装，获得了具有良好的超晶格域的三维超晶格。超晶格间的粒子间距缩小了≈0.3 nm,有机配体在纳米颗粒表面,有利于克服电子转移势垒。有序紧密的超晶格可以促进CdSSe量子点之间的耦合和电子能量转移，因此,QD超晶格与单个QDs相比具有不同的光学性质和增强的光电特性。

文献链接：Ordered Superparticles with an Enhanced Photoelectric Effect by Sub-Nanometer Interparticle Distance(Adv.Funct.Mater.，2017，DOI/10.1002/adfm.201701982)

3.Adv.Funct.Mater.: 1D或2D多孔Mo₂C纳米结构的合成与产氢应用

过渡金属碳化物(TMCs)是一大类材料，包括Mo₂C,WC,Ti₂C₃,NbC,NiC₃等，由于良好的热稳定性，高电导率，机械性能，超导性能等，在各种领域中有潜在的应用，如储能，环境治理。TMCs在催化方面也很有前景，因为它们的催化性能可以与贵金属媲美，也可以作为贵金属催化剂的支撑支架。值得一提的是，Mo₂C由于产氢反应的低成本和高活性而引起不少人关注。近日，华中科技大学黄亮（通讯作者）等人提出了一种可控合成Mo₂C多孔纳米结构的方法，包括2D纳米片材料和1D纳米线。该方法通过碳化钴或锌 (MOF) (ZIF-67或ZIF-8)并在高温下添加MoO₃纳米片或纳米线，这些结构在很大程度上保留了前体形态，由此产生周期性地多孔纳米结构。多孔Mo₂C可以提供大量的活性区域。例如, 2D Mo₂C纳米片在一个大的pH范围内的产氢反应中表现出优良的催化性能 (0.1 M HClO₄ and 0.1 M KOH),包括一个低起始电位(η= 25 和36 mV vsRHE),小的塔菲尔斜率(40 和 47 mV dec⁻¹),和良好的的稳定。

文献链接：Structure Confned Porous Mo₂C for Effcient Hydrogen Evolution(Adv.Funct.Mater.，2017，DOI/ 10.1002/adfm.201703933)

4.ACS Nano: 利用ϵ近零的双曲超材料进行等离激元刻蚀

迄今，光刻蚀仍是半导体工业最广泛使用的图案技术，但是其分辨率受到光衍射的严重限制，因此应用双曲超材料(HMMs)来提升其分辨率得到了广泛关注。近日，美国密歇根大学L. Jay Guo(通讯作者)等人采用了一种介电常数切向分量(ϵ_||)趋于零的II型HMM(Al/Al₂O₃多层结构)实现了周期性重复图案的等离激元刻蚀。这是因为该材料具有高度各向异性，只允许一种等离激元模式(ϵ近零的HMM作为核)在波导体系中水平传播。基于该性质，这种刻蚀体系也可扩展到其他金属和其他波长的光。

文献链接：Plasmonic Lithography Utilizing Epsilon Near Zero Hyperbolic Metamaterial(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03584)

5.ACS Nano: 微波增强纳米金属自催化生长

实现重要工业纳米材料的高效合成必然要求对生长机理的深入了解，从而选择适宜的现代合成手段，如微波合成。微波合成可以提高合成速率和产物品质，但是其作用机理和微波场的影响却知之甚少。近日，美国佛罗里达州立大学Geoffrey F. Strouse(通讯作者)等人分别采用微波场和传统的自催化方法生长金属纳米颗粒，并研究了微波在纳米颗粒形核、生长中的作用，显示其仍然遵循经典的Finke-Watzky模型，建立了生长速率与微波功率之间的联系。

文献链接：Microwave Enhancement of Autocatalytic Growth of Nanometals(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b04040)

6.ACS Nano: 离子液滴修饰氧化石墨烯制备高能量密度、高电压超级电容器

研发高能量密度的石墨烯基超级电容器的一大难点是兼顾大的离子可接触表面积(SSA)和高的电极密度。近日，加拿大滑铁卢大学Michael A. Pope(通讯作者)等人开发了一种离子液体/表面活性剂微乳液体系(EMImTFSI/t吐温20/水)，可以实现离子液体微胶粒在氧化石墨烯(GO)表面的自发吸附，形成致密的GO/离子液体/表面活性剂纳米复合膜，低温热处理后获得rGO电极具有高的SSA，从而获得了很高的质量比电容(302F/g)和封装密度(0.76g/cm³)，最终实现了非常优异的体积比电容(室温：144F/cm³，60℃：218F/cm³)。该电极制备方法简单易行，消除了超级电容器制造过程中来自电极方面的阻碍。

文献链接：Decorating Graphene Oxide with Ionic Liquid Nanodroplets: An Approach Leading to Energy-Dense, High-Voltage Supercapacitors (ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b04467)

7.ACS Nano: 双层图法用于复杂环境下单壁碳纳米管手性的精确测定

单壁碳纳米管(SWNTs)的手性直接决定其结构和性质，因此准确而方便的测定其手性对纳米管的研究与应用至关重要。目前，研究者们主要采用Kataura法来进行手性相关的研究，但是在复杂环境中难以方便而准确地进行手性测定。近日，北京大学杨娟(通讯作者)等人考虑到SMNTs与复杂环境的相互作用，提出了双层图法来精确测定SWNTs 的手性，比Kataura法更为简洁；可广泛用于碳纳米管手性相关的研究，特别是其方便、精确测定。

文献链接：Bilayer Plots for Accurately Determining the Chirality of Single-Walled Carbon Nanotubes Under Complex Environments(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b05860)

8.ACS Nano: 单个纳米颗粒的三维超高分辨成像

对纳米颗粒进行可控的3D定位对研究其构效关系及应用至关重要。近日，美国天普大学Katherine A. Willets(通讯作者)等人利用纳米滴管和带电基板实现了单个纳米颗粒运动轨迹的实时操控(平衡纳米滴管压力驱动流的力和带电基板的静电吸引力)，并通过电阻脉冲电化学装置、光学显微镜和超高分辨荧光成像实现了其运动轨迹的3D可视化(精度高达数十纳米)，有望应用于胶体纳米颗粒表面图案化和药物输运等研究领域。

文献链接：Three-Dimensional Super-resolution Imaging of Single Nanoparticles Delivered by Pipettes(ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b05902)

本文由材料人编辑部纳米学术组Roay, Chen Yuan供稿，材料牛编辑整理。

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