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展：制造，改性和應用

圖1 靜電紡絲中納米纖維形成示意圖

       膜技術的研究已成倍增長，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，例如高達90％的高孔隙率和大的比表面積而顯示出極大的應用于膜過程的潛力。與其他納米纖維制備技術相比，靜電紡絲技術能夠通過設計特殊的組件來開發納米纖維支架的獨特結構，并且通過結合多功能材料，可以很容易地將納米纖維功能化。近日，南洋理工大學的Wang Rong教授（通訊作者）等人總結了電紡聚合物膜的制造和改性方面的最新進展，特別強調了它們在水處理應用中的進步、挑戰和未來的改進方向。文章首先簡要介紹了靜電紡絲的復雜過程，闡述了聚合物溶液的固有性質、操作參數和周圍環境條件對納米纖維和納米纖維膜形成的影響，總結了靜電紡絲設備的各種設計。隨后回顧了制備多功能復合ENM的方法，包括納米纖維的改性，將目標分子加載到納米纖維表面，以及在ENM表面實施選擇性層。隨后作者提供了關于過去在水處理中使用復合ENM的成就和當前挑戰的綜合討論。

       2、Progress in Polymer Science綜述：一維聚合物納米結構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）聚合物納米結構由于其獨特的性質以及在諸如傳感器，晶體管，分離，存儲和光伏電池等領域中的許多潛在應用而受到關注。近日，九州大學的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構的研究活動進行了回顧。 詳細介紹了利用AAO模板制備聚合物納米結構的方法，包括聚合物熔體滲透法、聚合物溶液滲透法和化學合成法。 根據聚合物的分子結構，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、半結晶均聚物、半結晶/無定形聚合物共混物、半結晶 - 無定形嵌段共聚物和納米孔中的半結晶 - 半結晶嵌段共聚物。

       3、Nature Reviews Materials 綜述：廣泛可調諧的半導體合金納米材料帶隙工程

圖3 典型半導體及其合金的帶隙和晶格常數

       在過去十年中，通過把不同的單個半導體合金化，開發具有各種帶隙的納米級半導體材料的研究已經取得了巨大的進步。這些材料包括傳統的II-VI和III-V半導體及其合金，無機和混合鈣鈦礦，以及新興的2D材料。近日，加州大學伯克利分校的楊培東、竇樂添和清華大學的寧存政教授（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致了在不同組成的整體結構內或襯底與靶材料之間的晶格失配的大容限度，這能夠進而實現任意合金組成的控制。因此，這些合金的帶隙可以被廣泛調節，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用產生深遠的影響，包括可調激光器、固態照明、人造光合作用和新太陽能電池。

       4、Chemical Society Reviews 綜述：二維硼材料的結構，性質和應用

圖4 各種硼結構的概念幾何前體

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

       5、Chemical Society Reviews 綜述：將生物質衍生的納米結構碳及其復合材料作為鋰離子電池的負極材料

圖5 LIB中的生物質來源的碳及其復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能，在開發可持續生物質衍生碳及其高性能復合材料方面發揮了積極作用。與其他材料（例如硅，錫，金屬氧化物等）不同，生物質衍生的碳及其復合材料，由于其成本低、綠色環保合成等優點，越來越多地應用于LIB，并且具有易于獲得、可持續發展，以及可以提高電池性能，包括容量、循環性能和穩定性/耐用性的優點。近日，遼寧石油化工大學的龍文宇、Yan-Jie Wang和英屬哥倫比亞大學David Wilkinson 教授（共同通訊作者）等人重點關注了生物質來源的碳及其復合材料在LIB陽極中的作用，并將其作為了構建可再生材料與電化學儲能裝置之間密切聯系的戰略指南。此外，該綜述提供了生物質來源的碳及其復合材料LIB陽極的重要分析和比較，以及對該領域其他挑戰和未來的方向的重要見解。

       6、Chemical Society Reviews 綜述：無機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

       磁共振成像（MRI）由于其精細的軟組織對比度、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）可用于進一步提高MRI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計和合成高性能無機納米粒子CAs，以提高MRI的質量和特異性上。近日，中科院上海硅酸鹽研究所的施劍林、Dalong Ni，華東師范大學的步文博，威斯康星大學的蔡偉波教授（共同通訊作者）等人詳細闡述了CAs對MRI的基本規律，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制。具體討論了各種設計原理，包括尺寸控制、表面改性（例如有機配體，二氧化硅殼和無機納米層）和形狀調節以影響水分子的松弛。對這些因素如何工作的全面了解，可以指導未來無機納米粒子的高弛豫性工程。最后，文章總結了當前可獲得的高性能CA的方法及其機制，并討論了納米微粒CA在MRI中臨床轉化的挑戰和未來發展。

       7、Chemical  Reviews 綜述：電化學陽離子反應中間體

圖7 反應中間體電化學池法示意圖

       電化學是作為產生活性中間體如有機陽離子的有力方法。 一般來說，有兩種方法使用反應中間體來進行化學反應：（1）在反應伴侶存在下產生;（2）在沒有反應伴侶的情況下產生，在溶液中積累為“池”，隨后在反應中添加反應組分。 因為活性中間體通常是短暫的瞬態物種，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，并提供了使用現代電化學技術及其隨后添加的親核反應組分的反應，將陽離子活性中間體作為“池”產生和積累的方法進行了簡要概述。

       8、Accounts of Chemical Research綜述：應用X射線衍射和電子晶體學解決復雜結構問題

圖8 復雜結構的表征手段

       自然界中所有的結晶材料，無論是無機的、有機的，還是生物的、宏觀的或微觀的，都有自己的化學和物理性質，這些物質強烈依賴于它們的原子結構。因此，結構測定在化學、物理、材料科學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（單晶X射線衍射（SCXRD）和粉末X射線衍射（PXRD））來測定結晶材料的結構。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用。另一種最有價值的技術結構測定是電子晶體學（EC）。特別是對于太小的晶體，不能通過SCXRD進行研究，或對于PXRD太復雜，以電子為探針，單獨的EC也可以用于結構測定。由于電子與物質的相互作用強于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圖像需要相當多的電子顯微鏡和晶體學操作的專業知識。電子和材料之間的強烈相互作用也可能導致動力學效應和光束損傷。這些困難使得ED模式和HRTEM圖像的結構確定不直接。近來，人們已經開發了兩種三維（3D）電子衍射技術，自動電子衍射斷層掃描（ADT）和旋轉電子衍射（RED），其以自動方式執行數據采集。雖然新開發的3D電子衍射技術（ADT，RED）的動力學效應顯著降低，但是對于某些結構，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方法都是強大的技術，但有其自身的局限性。在許多復雜的情況下，單獨的一種技術還不足以解決晶體結構，提供補充結構信息的不同技術必須相互支持才能進行完整的結構測定。近日，北京大學的孫俊良教授（通訊作者）等人對X射線衍射（PXRD和SCXRD）和EC（HRTEM和ED）在結構測定中的優缺點進行了總結，包括對X射線衍射和EC解決復雜結構應用的問題，如峰值重疊、雜質、偽對稱和結對、無序框架、定位客體、非周期結構等。此外，文章對結構測定的一些最新進展也做了簡要介紹。