11篇文獻為您盤點2019年一維納米線材料研究進展

一、納米線在催化方面的應用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

在過去的十年中，共軛聚合物半導體即石墨碳氮化物（g-C₃N₄）由于其高度的化學穩定性，低成本和合適的電子結構以及較小的能隙（?2.7 eV）而在環境光催化領域引起了越來越多的關注。然而，其在廢水凈化中的實際應用仍然面臨巨大的挑戰，例如可見光吸收不足，電子電導率低，表面積差以及光誘導電荷載體的快速重組。通過與其他納米材料偶聯或形成獨特的納米結構對g-C₃N₄進行修飾很有研究價值。在這篇綜述中，通過構建異質結構或其它形態來提高其光降解性能，從而對持久性有機污染物進行光催化降解。此類異質結包含基于金屬/ g-C₃N₄，g-C₃N₄ / C的材料和許多其他二元或三元復合材料，這些特殊的形態通常包括納米棒，納米線，納米管，納米片，多孔結構和其他不同的可調納米結構。納米雜化物的幾種增強的光催化機理進行詳細闡述，并且在這篇綜述中也總結了未來的發展趨勢。

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

使用酵母細胞模板通過水熱預碳化和熱解碳化制備了氮摻雜的多孔中空碳球。通過原位水熱反應沉積MnO₂納米線。通過控制反應濃度，獲得了具有不同形貌和電化學性能的各種MnO₂納米結構。所制備的樣品在1 M Na₂SO₄電解質中的電流密度為1 A g^-1時顯示出255 Fg^-1的超高比電容。MnO₂ / HCS-30材料用作正電極，HCS用作負電極以組裝不對稱超級電容器。在2.0 V電壓窗口下工作的最大能量密度在500 W kg^-1的功率密度下為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，它具有出色的循環穩定性，在5000次循環后仍保留了約93.9％的電容。這項工作創新地結合了生物質和能源，為制備電極材料提供了環境友好的策略和新見解。

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

對于直接乙醇燃料電池的實際應用，合理設計和合成高效納米催化劑以實現電化學乙醇氧化反應（EOR）至關重要。本文報道了一種基于3 nm厚的雙金屬PdAg單晶納米線的協同EOR催化劑，能夠顯著增強的電化學性能。動力學穩定但熱力學不利的超薄PdAg單晶納米線（sNWs）在最佳合成條件下，沿著由二十八烷基二甲基氯化銨的兩親表面活性劑直接自組裝的納米約束六方中間相外延原位外延生長。由于超薄和超長納米結構，具有高密度的低配位原子步長，高Pd利用率以及更多的親氧性Ag與Pd結合的單晶特征，PdAg sNWs的質量活度提高了2.84 A mgPd-1和穩定度（2500次循環后保留43％）。

二、納米線在傳感上應用

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

日盲區光電探測器對工業，民用，環境和生物方面應用廣泛。作為新興的超寬帶隙半導體之一，氧化鎵（Ga₂O₃）相對于其他寬帶隙半導體表現出獨特的優勢，特別是在開發高性能的太陽盲光電探測器方面。本文全面回顧了以Ga₂O₃材料為基礎的各種形式的塊狀單晶，外延膜，納米結構及其三元合金的太陽盲光電探測器的最新進展。簡要總結了光電探測器的基本工作原理，Ga₂O₃的基本特性和合成以及器件處理的發展。一個特別的重點是解決通常觀察到的巨大光導增益的物理機制。得益于材料外延和器件工藝的快速發展，基于Ga₂O₃的日盲檢測器代表了迄今為止針對各種應用的UV檢測技術的最有前景的解決方案之一。

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

基于金屬氧化物半導體的NO₂傳感器由于操作溫度高和選擇性差應用受到限制。在這項工作中，報道了一種通過簡便的一鍋水熱法制備的基于Pd功能化ZnO納米線（Pd-ZNWs）的低溫高性能NO₂傳感器。在本文一鍋水熱法過程中，Pd自組裝到ZnO納米線（ZNWs）的表面上。 Pd-ZNWs的微觀結構表征表明，所獲得的直徑為100-250 nm，長度為2-10μm的ZNWs具有單晶六邊形結構。氣敏測量表明，與純ZNW相比，Pd-ZNWs表現出更高的響應，更低的最佳工作溫度和更快的NO₂響應/回收速度。Pd-ZNWs還顯示出對NO₂的選擇性的顯著改善。在60％的高RH條件下，基于純Pd-ZNWs的傳感器仍顯示出顯著的響應，快速的響應/回收速度以及對NO₂氣體的良好長期穩定性。通過電子和化學敏化的結合，探討了Pd-ZNWs對NO₂的感測機理。

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

人體運動檢測和個性化健康監測在內的幾個新興領域需要能夠感知壓力或應變的柔性可拉伸導電復合材料。銀納米線（AgNWs）作為導電網絡，一旦傳統的聚合物被破壞，導電網絡便會被破壞。將高壓靈敏度和可重復的自我修復功能集成到柔性壓力傳感器中，通過在兩層聚二甲基硅氧烷之間夾著一層AgNWs裝飾的自修復聚合物來制造超柔韌性3D架構。為了獲得更好的機械性能，可使用碳纖維（CFs）增強自修復聚合物。基于自修復聚合物和AgNWs導電網絡的傳感器顯示出高導電性，并具有出色的修復機械和抗電氣損壞的能力。可以準確地檢測到人類的不同動作，例如前臂和小腿的彎曲和恢復，手掌，拳頭和手指的變化。傳感器在靜態和動態載荷下的拉伸/釋放響應具有高靈敏度，大感應范圍，出色的可靠性和出色的穩定性。

三、納米線形成的特殊異質結構及其應用

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

有機-無機金屬鹵化物雜化物（鈣鈦礦）是一類重要的晶體材料，具有出色的結構和性能可調性。近年來，具有ABX3結構的鈣鈦礦由于其卓越的光學和電子性能，已被廣泛研究用作各種光電器件的新一代半導體。通過控制形態尺寸，已開發出低維金屬鹵化物鈣鈦礦，包括2D鈣鈦礦納米片，1D鈣鈦礦納米線和0D鈣鈦礦量子點，由于量子限域效應，與體相的金屬鹵化物表現出不同的性能。除ABX3鈣鈦礦外，還可以組裝包含相同基本金屬鹵化物八面體（BX6）的有機-無機金屬鹵化物雜化物，以擁有其他類型的晶體結構。由于強大的量子限制和位點隔離，這些低維金屬鹵化物雜化物在分子水平上表現出顯著而獨特的性能，與ABX3鈣鈦礦的性能明顯不同。在這篇綜述文章中，討論了低維金屬鹵化物鈣鈦礦和雜化體的合成，表征，應用和計算研究。

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

納米級單元的先進材料科學技術的發展涉及納米技術方法學與各種研究學科，尤其是超分子化學相結合的新概念來進行研究。這種新穎的概念被稱為“納米建筑學”，在許多情況下，自組裝過程都是至關重要的，涉及的材料種類繁多。本綜述中描述的研究實例涵蓋了各種結構化的對象，包括分子機器，分子受體，分子鉗，分子轉子，納米粒子，納米片，納米管，納米線，納米薄片，納米立方體，納米盤，納米環，嵌段共聚物，超支化聚合物，超分子聚合物，超分子凝膠，液晶，Langmuir單層膜，Langmuir-Blodgett膜，自組裝單層膜，薄膜，逐層結構，配位聚合物，配位膠囊，多孔碳球，介孔材料，多核催化劑，DNA Origamis，跨膜通道，肽結合物和囊泡，以及傳感功能材料，表面增強拉曼光譜，光電，光催化劑，場效應晶體管，邏輯門，器官集成電路，基于薄膜的設備，藥物輸送，細胞培養，超分子分化納米技術。

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

零模式（位于拓撲超導體邊界的準粒子狀態）有望成為容錯量子計算的理想構建模塊。過去報道了在臨界磁場之上通過隧穿光譜法測得的零偏壓電導峰的一些觀察結果，作為超導體-半導體納米線中Majorana零模的實驗指示。另一方面，二維系統提供了將Majorana通道限制在平面Josephson結內的替代方法，其中超導引線之間的相位差φ表示附加的調諧旋鈕，將把該旋鈕驅動到較低的拓撲相位磁場比沒有相位偏置的系統要高。這項工作在Josephson結的末端通過隧道光譜法測量的相位相關的零偏置電導峰的觀察結果，該結在由砷化銦上的鋁組成的異質結構上實現。零能態的相位和磁場依賴性與Majorana零模模型相一致。除了提供相位調諧拓撲超導性的實驗證據外，設備還兼容超導量子電動力學體系結構，并可擴展到拓撲量子計算所需的復雜幾何形狀

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

非阿貝拉馬里亞納零模式（MZM）進行的量子計算提供了一種通過在拓撲超導體制下的半導體納米線網絡的非局部電荷奇偶性狀態下編碼量子信息來實現容錯的方法。迄今為止，MZM的實驗研究主要依靠單電子隧穿測量，這導致MZM中存儲的量子信息的退相干。作為走向拓撲量子計算的下一步，需要基于Josephson效應的電荷奇偶性守恒實驗，這也有助于排除零偏壓電導異常的建議非拓撲起源。這項工作報告了具有外延鋁殼的砷化銦納米線中Josephson輻射頻率的直接測量。在≈200mT的磁場上方觀察到4π周期的約瑟夫森效應，這與估計和測量的類似器件的拓撲相變一致。

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

這項工作為提高NiO的電導率合成了部分氮化的氧化鎳空心球，并將其用作超級電容器的電極材料。發現所制備的部分氮化的材料具有由NiO，Ni₂O₃，Ni₃N和N摻雜的NiO組成的多種組成的介孔殼，后者部分被氮取代。第一性原理計算也被用于研究復合材料結構，結果證明了改進的電子導電性。部分氮化的NiO球用作電池型電極材料，在1 Ag^-1時可提供492C g^-1的比重，并在三電極系統中具有長期穩定性。組裝好的混合超級電容器在1 Ag^-1時表現出最大電容121 Fg^-1，高能量密度為37.8 Wh kg^-1，功率密度為37.5 kW kg^-1，經過5000次充放電循環后仍具有較高的電容保持率。優異的電化學性能表明，部分氮化的NiO空心球可與碳納米管和還原的氧化石墨烯復合的納米結構NiO材料相媲美，可用于儲能設備。

參考文獻

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, Dani?l Bouman, David J. van Woerkom. Nature Communications. 2019, 10, 245.

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

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