1、Progress in Polymer Science綜述：用于水處理的電紡聚合物納米纖維膜的進(jìn)展：制造，改性和應(yīng)用

圖1 靜電紡絲中納米纖維形成示意圖

       膜技術(shù)的研究已成倍增長，以用于處理廢水，回收污染的水，并提供更多的淡水。電紡納米纖維膜（ENMs）由于其獨特的性質(zhì)，例如高達(dá)90％的高孔隙率和大的比表面積而顯示出極大的應(yīng)用于膜過程的潛力。與其他納米纖維制備技術(shù)相比，靜電紡絲技術(shù)能夠通過設(shè)計特殊的組件來開發(fā)納米纖維支架的獨特結(jié)構(gòu)，并且通過結(jié)合多功能材料，可以很容易地將納米纖維功能化。近日，南洋理工大學(xué)的Wang Rong教授（通訊作者）等人總結(jié)了電紡聚合物膜的制造和改性方面的最新進(jìn)展，特別強(qiáng)調(diào)了它們在水處理應(yīng)用中的進(jìn)步、挑戰(zhàn)和未來的改進(jìn)方向。文章首先簡要介紹了靜電紡絲的復(fù)雜過程，闡述了聚合物溶液的固有性質(zhì)、操作參數(shù)和周圍環(huán)境條件對納米纖維和納米纖維膜形成的影響，總結(jié)了靜電紡絲設(shè)備的各種設(shè)計。隨后回顧了制備多功能復(fù)合ENM的方法，包括納米纖維的改性，將目標(biāo)分子加載到納米纖維表面，以及在ENM表面實施選擇性層。隨后作者提供了關(guān)于過去在水處理中使用復(fù)合ENM的成就和當(dāng)前挑戰(zhàn)的綜合討論。

       2、Progress in Polymer Science綜述：一維聚合物納米結(jié)構(gòu)在陽極氧化鋁模板的納米孔中的分子自組裝

圖2 PMMA被限制在半徑為R的二維圓柱體中的示意圖

       一維（1D）聚合物納米結(jié)構(gòu)由于其獨特的性質(zhì)以及在諸如傳感器，晶體管，分離，存儲和光伏電池等領(lǐng)域中的許多潛在應(yīng)用而受到關(guān)注。近日，九州大學(xué)的Atsushi Takahara 教授（通訊作者）等人對由陽極氧化鋁（AAO）模板制備的一維聚合物納米結(jié)構(gòu)的研究活動進(jìn)行了回顧。 詳細(xì)介紹了利用AAO模板制備聚合物納米結(jié)構(gòu)的方法，包括聚合物熔體滲透法、聚合物溶液滲透法和化學(xué)合成法。 根據(jù)聚合物的分子結(jié)構(gòu)，研究并展示了七種聚合物，無定形均聚物、無定形 - 無定形嵌段共聚物、無定形/無定形聚合物共混物、半結(jié)晶均聚物、半結(jié)晶/無定形聚合物共混物、半結(jié)晶 - 無定形嵌段共聚物和納米孔中的半結(jié)晶 - 半結(jié)晶嵌段共聚物。

       3、Nature Reviews Materials 綜述：廣泛可調(diào)諧的半導(dǎo)體合金納米材料帶隙工程

圖3 典型半導(dǎo)體及其合金的帶隙和晶格常數(shù)

       在過去十年中，通過把不同的單個半導(dǎo)體合金化，開發(fā)具有各種帶隙的納米級半導(dǎo)體材料的研究已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。這些材料包括傳統(tǒng)的II-VI和III-V半導(dǎo)體及其合金，無機(jī)和混合鈣鈦礦，以及新興的2D材料。近日，加州大學(xué)伯克利分校的楊培東、竇樂添和清華大學(xué)的寧存政教授（共同通訊作者）等人介紹了這些材料的一個重要的共同特征，它們的納米級尺寸導(dǎo)致了在不同組成的整體結(jié)構(gòu)內(nèi)或襯底與靶材料之間的晶格失配的大容限度，這能夠進(jìn)而實現(xiàn)任意合金組成的控制。因此，這些合金的帶隙可以被廣泛調(diào)節(jié)，而不會在散裝材料中存在不可避免的有害缺陷。這些缺陷對晶格失配具有有限的容限。這類納米材料可能對光子應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，包括可調(diào)激光器、固態(tài)照明、人造光合作用和新太陽能電池。

       4、Chemical Society Reviews 綜述：二維硼材料的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)和應(yīng)用

圖4 各種硼結(jié)構(gòu)的概念幾何前體

       硼在元素周期表中的金屬和非金屬之間，是化學(xué)性質(zhì)最通用的元素之一，可以形成至少十六個由連接的硼多面體構(gòu)成的大塊多晶型物。在低維度，硼化學(xué)更加耐人尋味，因為具有幾個到幾十個原子的硼簇，有利于形成平面或籠狀結(jié)構(gòu)，在構(gòu)象和電子結(jié)構(gòu)方面與碳相似。由于硼和碳之間的相似性，人們提出了是否存在穩(wěn)定的二維（2D）硼的問題，從中可以構(gòu)建其他硼納米結(jié)構(gòu)。近日，萊斯大學(xué)的 Boris I. Yakobson教授（通訊作者）等人回顧了目前在實現(xiàn)硼原子層的理論和實驗方面的進(jìn)展。首先描述為了理解硼團(tuán)簇的尺寸依賴結(jié)構(gòu)而進(jìn)行了十年的努力，然后介紹了理論上如何在將硼團(tuán)簇外推到二維形式，從獨立狀態(tài)到基底上以及探索在實際路線方面發(fā)揮作用。雖然二維硼已被揭示具有不尋常的機(jī)械、電子和化學(xué)特性，但在實際應(yīng)用中因為缺乏從底物轉(zhuǎn)移的路線以及質(zhì)量樣品的受控合成，因此實現(xiàn)其潛力仍然受到很大的阻礙。

       5、Chemical Society Reviews 綜述：將生物質(zhì)衍生的納米結(jié)構(gòu)碳及其復(fù)合材料作為鋰離子電池的負(fù)極材料

圖5 LIB中的生物質(zhì)來源的碳及其復(fù)合物作為陽極示意圖

       日益增長的能源需求刺激了鋰離子電池（LIB）的研究活動。作為地球上豐富的可再生能源的生物質(zhì)能，在開發(fā)可持續(xù)生物質(zhì)衍生碳及其高性能復(fù)合材料方面發(fā)揮了積極作用。與其他材料（例如硅，錫，金屬氧化物等）不同，生物質(zhì)衍生的碳及其復(fù)合材料，由于其成本低、綠色環(huán)保合成等優(yōu)點，越來越多地應(yīng)用于LIB，并且具有易于獲得、可持續(xù)發(fā)展，以及可以提高電池性能，包括容量、循環(huán)性能和穩(wěn)定性/耐用性的優(yōu)點。近日，遼寧石油化工大學(xué)的龍文宇、Yan-Jie Wang和英屬哥倫比亞大學(xué)David Wilkinson 教授（共同通訊作者）等人重點關(guān)注了生物質(zhì)來源的碳及其復(fù)合材料在LIB陽極中的作用，并將其作為了構(gòu)建可再生材料與電化學(xué)儲能裝置之間密切聯(lián)系的戰(zhàn)略指南。此外，該綜述提供了生物質(zhì)來源的碳及其復(fù)合材料LIB陽極的重要分析和比較，以及對該領(lǐng)域其他挑戰(zhàn)和未來的方向的重要見解。

       6、Chemical Society Reviews 綜述：無機(jī)納米粒子作為磁共振成像造影劑的工程

圖6 影響MRI的因素：CAs的納米級的尺寸、表面和形狀效應(yīng)

       磁共振成像（MRI）由于其精細(xì)的軟組織對比度、高空間分辨率、較少的電離輻射和廣泛的臨床適用性，因此是一種非常有價值的非侵入性成像工具。對比劑（CA）可用于進(jìn)一步提高M(jìn)RI的敏感性以獲得信息豐富的圖像。最近，廣泛的研究工作集中在設(shè)計和合成高性能無機(jī)納米粒子CAs，以提高M(jìn)RI的質(zhì)量和特異性上。近日，中科院上海硅酸鹽研究所的施劍林、Dalong Ni，華東師范大學(xué)的步文博，威斯康星大學(xué)的蔡偉波教授（共同通訊作者）等人詳細(xì)闡述了CAs對MRI的基本規(guī)律，包括金屬離子的選擇、電子運動對水分弛豫的影響及其作用機(jī)制。具體討論了各種設(shè)計原理，包括尺寸控制、表面改性（例如有機(jī)配體，二氧化硅殼和無機(jī)納米層）和形狀調(diào)節(jié)以影響水分子的松弛。對這些因素如何工作的全面了解，可以指導(dǎo)未來無機(jī)納米粒子的高弛豫性工程。最后，文章總結(jié)了當(dāng)前可獲得的高性能CA的方法及其機(jī)制，并討論了納米微粒CA在MRI中臨床轉(zhuǎn)化的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展。

       7、Chemical  Reviews 綜述：電化學(xué)陽離子反應(yīng)中間體

圖7 反應(yīng)中間體電化學(xué)池法示意圖

       電化學(xué)是作為產(chǎn)生活性中間體如有機(jī)陽離子的有力方法。 一般來說，有兩種方法使用反應(yīng)中間體來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)：（1）在反應(yīng)伴侶存在下產(chǎn)生;（2）在沒有反應(yīng)伴侶的情況下產(chǎn)生，在溶液中積累為“池”，隨后在反應(yīng)中添加反應(yīng)組分。 因為活性中間體通常是短暫的瞬態(tài)物種，因此前一種方法更受歡迎；但后一種方法更靈活且多樣化。近日，京都大學(xué)的Jun-ichi Yoshida 教授（通訊作者）等人重點介紹了后一種方法，并提供了使用現(xiàn)代電化學(xué)技術(shù)及其隨后添加的親核反應(yīng)組分的反應(yīng)，將陽離子活性中間體作為“池”產(chǎn)生和積累的方法進(jìn)行了簡要概述。

       8、Accounts of Chemical Research綜述：應(yīng)用X射線衍射和電子晶體學(xué)解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)問題

圖8 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的表征手段

       自然界中所有的結(jié)晶材料，無論是無機(jī)的、有機(jī)的，還是生物的、宏觀的或微觀的，都有自己的化學(xué)和物理性質(zhì)，這些物質(zhì)強(qiáng)烈依賴于它們的原子結(jié)構(gòu)。因此，結(jié)構(gòu)測定在化學(xué)、物理、材料科學(xué)等方面是非常重要的。其中，最廣泛使用的是運用X射線晶體學(xué)（單晶X射線衍射（SCXRD）和粉末X射線衍射（PXRD））來測定結(jié)晶材料的結(jié)構(gòu)。雖然SCXRD和PXRD在許多情況下都是成功的，但是許多原因限制了其應(yīng)用。另一種最有價值的技術(shù)結(jié)構(gòu)測定是電子晶體學(xué)（EC）。特別是對于太小的晶體，不能通過SCXRD進(jìn)行研究，或?qū)τ赑XRD太復(fù)雜，以電子為探針，單獨的EC也可以用于結(jié)構(gòu)測定。由于電子與物質(zhì)的相互作用強(qiáng)于X射線，因此可以從納米晶體中獲得電子衍射（ED）圖案和高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像。然而，收集一整套ED圖案或記錄良好的HRTEM圖像需要相當(dāng)多的電子顯微鏡和晶體學(xué)操作的專業(yè)知識。電子和材料之間的強(qiáng)烈相互作用也可能導(dǎo)致動力學(xué)效應(yīng)和光束損傷。這些困難使得ED模式和HRTEM圖像的結(jié)構(gòu)確定不直接。近來，人們已經(jīng)開發(fā)了兩種三維（3D）電子衍射技術(shù)，自動電子衍射斷層掃描（ADT）和旋轉(zhuǎn)電子衍射（RED），其以自動方式執(zhí)行數(shù)據(jù)采集。雖然新開發(fā)的3D電子衍射技術(shù)（ADT，RED）的動力學(xué)效應(yīng)顯著降低，但是對于某些結(jié)構(gòu)，由于光束損傷而獲得的初始模型仍然存在問題。上述X射線衍射和EC方法都是強(qiáng)大的技術(shù)，但有其自身的局限性。在許多復(fù)雜的情況下，單獨的一種技術(shù)還不足以解決晶體結(jié)構(gòu)，提供補(bǔ)充結(jié)構(gòu)信息的不同技術(shù)必須相互支持才能進(jìn)行完整的結(jié)構(gòu)測定。近日，北京大學(xué)的孫俊良教授（通訊作者）等人對X射線衍射（PXRD和SCXRD）和EC（HRTEM和ED）在結(jié)構(gòu)測定中的優(yōu)缺點進(jìn)行了總結(jié)，包括對X射線衍射和EC解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用的問題，如峰值重疊、雜質(zhì)、偽對稱和結(jié)對、無序框架、定位客體、非周期結(jié)構(gòu)等。此外，文章對結(jié)構(gòu)測定的一些最新進(jìn)展也做了簡要介紹。