11篇文献为您盘点2019年一维纳米线材料研究进展

一、纳米线在催化方面的应用¹

1. CATALYSIS TODAY : Recent developments in fabrication and structure regulation of visible-light-driven g-C₃N₄-based photocatalysts towards water purification: A critical review¹

在过去的十年中，共轭聚合物半导体即石墨碳氮化物（g-C₃N₄）由于其高度的化学稳定性，低成本和合适的电子结构以及较小的能隙（〜2.7 eV）而在环境光催化领域引起了越来越多的关注。然而，其在废水净化中的实际应用仍然面临巨大的挑战，例如可见光吸收不足，电子电导率低，表面积差以及光诱导电荷载体的快速重组。通过与其他纳米材料偶联或形成独特的纳米结构对g-C₃N₄进行修饰很有研究价值。在这篇综述中，通过构建异质结构或其它形态来提高其光降解性能，从而对持久性有机污染物进行光催化降解。此类异质结包含基于金属/ g-C₃N₄，g-C₃N₄ / C的材料和许多其他二元或三元复合材料，这些特殊的形态通常包括纳米棒，纳米线，纳米管，纳米片，多孔结构和其他不同的可调纳米结构。纳米杂化物的几种增强的光催化机理进行详细阐述，并且在这篇综述中也总结了未来的发展趋势。

2. ELECTROCHIMICA ACTA : Biological cell template synthesis of nitrogen-doped porous hollow carbon spheres/MnO₂ composites for high-performance asymmetric supercapacitors²

使用酵母细胞模板通过水热预碳化和热解碳化制备了氮掺杂的多孔中空碳球。通过原位水热反应沉积MnO₂纳米线。通过控制反应浓度，获得了具有不同形貌和电化学性能的各种MnO₂纳米结构。所制备的样品在1 M Na₂SO₄电解质中的电流密度为1 A g^-1时显示出255 Fg^-1的超高比电容。MnO₂ / HCS-30材料用作正电极，HCS用作负电极以组装不对称超级电容器。在2.0 V电压窗口下工作的最大能量密度在500 W kg^-1的功率密度下为41.4 Wh kg^-1，而在7901 W kg^-1的功率密度下仍保持23.0 Wh kg^-1。此外，它具有出色的循环稳定性，在5000次循环后仍保留了约93.9％的电容。这项工作创新地结合了生物质和能源，为制备电极材料提供了环境友好的策略和新见解。

3. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL: Ultrathin PdAg single-crystalline nanowires enhance ethanol oxidation electrocatalysis³

对于直接乙醇燃料电池的实际应用，合理设计和合成高效纳米催化剂以实现电化学乙醇氧化反应（EOR）至关重要。本文报道了一种基于3 nm厚的双金属PdAg单晶纳米线的协同EOR催化剂，能够显着增强的电化学性能。动力学稳定但热力学不利的超薄PdAg单晶纳米线（sNWs）在最佳合成条件下，沿着由二十八烷基二甲基氯化铵的两亲表面活性剂直接自组装的纳米约束六方中间相外延原位外延生长。由于超薄和超长纳米结构，具有高密度的低配位原子步长，高Pd利用率以及更多的亲氧性Ag与Pd结合的单晶特征，PdAg sNWs的质量活度提高了2.84 A mgPd-1和稳定度（2500次循环后保留43％）。

二、纳米线在传感上应用

4. PHOTONICS RESEARCH: Review of gallium-oxide-based solar-blind ultraviolet photodetectors⁴

日盲区光电探测器对工业，民用，环境和生物方面应用广泛。作为新兴的超宽带隙半导体之一，氧化镓（Ga₂O₃）相对于其他宽带隙半导体表现出独特的优势，特别是在开发高性能的太阳盲光电探测器方面。本文全面回顾了以Ga₂O₃材料为基础的各种形式的块状单晶，外延膜，纳米结构及其三元合金的太阳盲光电探测器的最新进展。简要总结了光电探测器的基本工作原理，Ga₂O₃的基本特性和合成以及器件处理的发展。一个特别的重点是解决通常观察到的巨大光导增益的物理机制。得益于材料外延和器件工艺的快速发展，基于Ga₂O₃的日盲检测器代表了迄今为止针对各种应用的UV检测技术的最有前景的解决方案之一。

5. SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL: NO₂ sensing properties of one-pot-synthesized ZnO nanowires with Pd functionalization⁵

基于金属氧化物半导体的NO₂传感器由于操作温度高和选择性差应用受到限制。在这项工作中，报道了一种通过简便的一锅水热法制备的基于Pd功能化ZnO纳米线（Pd-ZNWs）的低温高性能NO₂传感器。在本文一锅水热法过程中，Pd自组装到ZnO纳米线（ZNWs）的表面上。 Pd-ZNWs的微观结构表征表明，所获得的直径为100-250 nm，长度为2-10μm的ZNWs具有单晶六边形结构。气敏测量表明，与纯ZNW相比，Pd-ZNWs表现出更高的响应，更低的最佳工作温度和更快的NO₂响应/回收速度。Pd-ZNWs还显示出对NO₂的选择性的显着改善。在60％的高RH条件下，基于纯Pd-ZNWs的传感器仍显示出显着的响应，快速的响应/回收速度以及对NO₂气体的良好长期稳定性。通过电子和化学敏化的结合，探讨了Pd-ZNWs对NO₂的感测机理。

6. MACROMOLECULAR MATERIALS AND ENGINEERING : Flexible Sandwich Structural Strain Sensor Based on Silver Nanowires Decorated with Self-Healing Substrate⁶

人体运动检测和个性化健康监测在内的几个新兴领域需要能够感知压力或应变的柔性可拉伸导电复合材料。银纳米线（AgNWs）作为导电网络，一旦传统的聚合物被破坏，导电网络便会被破坏。将高压灵敏度和可重复的自我修复功能集成到柔性压力传感器中，通过在两层聚二甲基硅氧烷之间夹着一层AgNWs装饰的自修复聚合物来制造超柔韧性3D架构。为了获得更好的机械性能，可使用碳纤维（CFs）增强自修复聚合物。基于自修复聚合物和AgNWs导电网络的传感器显示出高导电性，并具有出色的修复机械和抗电气损坏的能力。可以准确地检测到人类的不同动作，例如前臂和小腿的弯曲和恢复，手掌，拳头和手指的变化。传感器在静态和动态载荷下的拉伸/释放响应具有高灵敏度，大感应范围，出色的可靠性和出色的稳定性。

三、纳米线形成的特殊异质结构及其应用

7. MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING R-REPORTS: Low dimensional metal halide perovskites and hybrids⁷

有机-无机金属卤化物杂化物（钙钛矿）是一类重要的晶体材料，具有出色的结构和性能可调性。近年来，具有ABX3结构的钙钛矿由于其卓越的光学和电子性能，已被广泛研究用作各种光电器件的新一代半导体。通过控制形态尺寸，已开发出低维金属卤化物钙钛矿，包括2D钙钛矿纳米片，1D钙钛矿纳米线和0D钙钛矿量子点，由于量子限域效应，与体相的金属卤化物表现出不同的性能。除ABX3钙钛矿外，还可以组装包含相同基本金属卤化物八面体（BX6）的有机-无机金属卤化物杂化物，以拥有其他类型的晶体结构。由于强大的量子限制和位点隔离，这些低维金属卤化物杂化物在分子水平上表现出显着而独特的性能，与ABX3钙钛矿的性能明显不同。在这篇综述文章中，讨论了低维金属卤化物钙钛矿和杂化体的合成，表征，应用和计算研究。

8. SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS: Self-assembly as a key player for materials nanoarchitectonics⁸

纳米级单元的先进材料科学技术的发展涉及纳米技术方法学与各种研究学科，尤其是超分子化学相结合的新概念来进行研究。这种新颖的概念被称为“纳米建筑学”，在许多情况下，自组装过程都是至关重要的，涉及的材料种类繁多。本综述中描述的研究实例涵盖了各种结构化的对象，包括分子机器，分子受体，分子钳，分子转子，纳米粒子，纳米片，纳米管，纳米线，纳米薄片，纳米立方体，纳米盘，纳米环，嵌段共聚物，超支化聚合物，超分子聚合物，超分子凝胶，液晶，Langmuir单层膜，Langmuir-Blodgett膜，自组装单层膜，薄膜，逐层结构，配位聚合物，配位胶囊，多孔碳球，介孔材料，多核催化剂，DNA Origamis，跨膜通道，肽结合物和囊泡，以及传感功能材料，表面增强拉曼光谱，光电，光催化剂，场效应晶体管，逻辑门，器官集成电路，基于薄膜的设备，药物输送，细胞培养，超分子分化纳米技术。

9. NATURE : Evidence of topological superconductivity in planar Josephson junctions⁹

零模式（位于拓扑超导体边界的准粒子状态）有望成为容错量子计算的理想构建模块。过去报道了在临界磁场之上通过隧穿光谱法测得的零偏压电导峰的一些观察结果，作为超导体-半导体纳米线中Majorana零模的实验指示。另一方面，二维系统提供了将Majorana通道限制在平面Josephson结内的替代方法，其中超导引线之间的相位差φ表示附加的调谐旋钮，将把该旋钮驱动到较低的拓扑相位磁场比没有相位偏置的系统要高。这项工作在Josephson结的末端通过隧道光谱法测量的相位相关的零偏置电导峰的观察结果，该结在由砷化铟上的铝组成的异质结构上实现。零能态的相位和磁场依赖性与Majorana零模模型相一致。除了提供相位调谐拓扑超导性的实验证据外，设备还兼容超导量子电动力学体系结构，并可扩展到拓扑量子计算所需的复杂几何形状

10. NATURE COMMUNICATIONS: Observation of the 4 pi-periodic Josephson effect in indium arsenide nanowires¹⁰

非阿贝拉马里亚纳零模式（MZM）进行的量子计算提供了一种通过在拓扑超导体制下的半导体纳米线网络的非局部电荷奇偶性状态下编码量子信息来实现容错的方法。迄今为止，MZM的实验研究主要依靠单电子隧穿测量，这导致MZM中存储的量子信息的退相干。作为走向拓扑量子计算的下一步，需要基于Josephson效应的电荷奇偶性守恒实验，这也有助于排除零偏压电导异常的建议非拓扑起源。这项工作报告了具有外延铝壳的砷化铟纳米线中Josephson辐射频率的直接测量。在≈200mT的磁场上方观察到4π周期的约瑟夫森效应，这与估计和测量的类似器件的拓扑相变一致。

11. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL : Partly nitrogenized nickel oxide hollow spheres with multiple compositions for remarkable electrochemical performance¹¹

这项工作为提高NiO的电导率合成了部分氮化的氧化镍空心球，并将其用作超级电容器的电极材料。发现所制备的部分氮化的材料具有由NiO，Ni₂O₃，Ni₃N和N掺杂的NiO组成的多种组成的介孔壳，后者部分被氮取代。第一性原理计算也被用于研究复合材料结构，结果证明了改进的电子导电性。部分氮化的NiO球用作电池型电极材料，在1 Ag^-1时可提供492C g^-1的比重，并在三电极系统中具有长期稳定性。组装好的混合超级电容器在1 Ag^-1时表现出最大电容121 Fg^-1，高能量密度为37.8 Wh kg^-1，功率密度为37.5 kW kg^-1，经过5000次充放电循环后仍具有较高的电容保持率。优异的电化学性能表明，部分氮化的NiO空心球可与碳纳米管和还原的氧化石墨烯复合的纳米结构NiO材料相媲美，可用于储能设备。

参考文献

1. Sai Zhang, Pengcheng,GuRan M. Catalysis Today.2019, 335, 65–67.

2. Wei Du, Xiaoning,WangJie Zhan.Electrochimica Acta. 2019, 296, 907-915.

3. Hao Lv, Yang Wang, Aaron Lopes. Applied Catalysis B: Environmental. 2019,249, 116–125.

4. Xuanhu Chen, Fangfang Ren, Shulin Gu. Photonics Research. 2019, 7, 4, 381-415.

5. XiangxiangChen, YanbaiShen, PengfeiZhou. Sensors & Actuators: B. Chemical.2019, 280, 151–161.

6. Dawei Jiang, Ying Wang, Bin L. Macromol. Mater. Eng.2019, 304, 1900074.

7. ChenkunZhou, HaoranLin, QingquanHe. Materials Science & Engineering. 2019, 137, 38-65.

8. Katsuhiko Ariga, Michihiro Nishikawa, Taizo Mori. Sci. Technol. Adv. Mater. 2019,20, 51-59.

9. Fornieri, Whiticar, Setiawan.Nature.2019, 569, 89-92.

10. Dominique Laroche, Daniël Bouman, David J. van Woerkom. Nature Communications. 2019, 10, 245.

11. Ni Wang, Huidong Song, Hongbo Ren. Chemical Engineering Journal, 358, 531-539.

本文由怪ayi供稿。

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱: tougao@cailiaoren.com.

投稿以及内容合作可加编辑微信：cailiaorenVIP。