元素百科为您介绍中山大学配位超分子自组装研究获突破。中山大学化学学院教授潘梅团队利用氨基功能化配体与钙盐组装，得到一种新颖的二维层状Ca-MOF。相关研究成果近日发表于《自然—通讯》。 近年来，超薄二维材料备受关注。超薄二维MOF由金属离子与有机配体通过配位键连接而成，且其厚度仅有几到几十个金属—有机配位层，使得这类材料在保留金属—有机框架结构多样性和可控性等优点的基础上，同时具有二维材料的特殊性质，有望成为新型功能纳米材料而实现广泛的应用价值。 研究人员得到的这种二维层状Ca-MOF，通过连接金属—有机层上悬挂配位的DMF分子，进一步形成了“范德华MOF”多层结构，它能实现层内稳态和层间动态的有效平衡，并存在具有半导体发光特性的层间激子发光和层内激基缔合物发光的双通道发射。研究人员还实现了配位的DMF分子与溶剂或空气中水分子的可逆动态置换，由此打断原来的配位多层结构。伴随剥离和形貌转换过程中配位多层结构的不断层离，基于层间的激子发射被逐渐削弱。 该研究发展了二维MOF设计和利用的新概念，将“自下而上”的金属—有机配位组装与“自上而下”的后合成形貌加工调控相结合，实现了超薄二维MOF的简便、绿色、宏量制备的新方法，并为光学存储器等应用建立了元器件模型。

元素百科为您介绍科学家制备出效率达93％电还原二氧化碳催化剂。记者日前从中国科学技术大学获悉，该校化学与材料科学学院和合肥微尺度物质科学国家研究中心曾杰教授课题组，利用不同镍含量掺杂的二硫化锡纳米片作为催化剂，实现高效电还原二氧化碳到甲酸和一氧化碳。这种镍掺杂的二硫化锡纳米片催化剂，在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性。该成果近日发表在《德国应用化学》杂志上。 在二氧化碳电还原反应中，二氧化碳分子的活化一直是二氧化碳电催化还原反应的研究难点。因为，在标准情况下，二氧化碳分子在水溶液中活化成二氧化碳阴离子所需的标准电极电势为相对标准氢-1.9。通常，二氧化碳分子的活化包含电子从催化剂转移到二氧化碳分子，而这一过程和催化剂的电子结构密切相关。因此，可以通过调节催化剂的电子结构从而实现二氧化碳分子的高效活化。 基于这样的理念，研究人员以两层原子厚的二硫化锡纳米片为基础，通过调节引入镍的含量，得到了不同镍掺杂的二硫化锡纳米片催化剂。合适镍含量的二硫化锡纳米片催化剂实现了对二氧化碳分子的高效活化，从而增强二氧化碳电催化还原反应性能。在二氧化碳电催化还原反应中，5％镍掺杂的二硫化锡纳米片在-0.9标准氢电位的电压下，二氧化碳还原成有效碳产物的法拉第效率高达93％。 该项工作不仅制备了高效的镍掺杂二硫化锡纳米片作为二氧化碳电还原催化剂，也为合理设计电催化剂提供了方法。

元素百科为您介绍科学家首次实现陶瓷4D打印。近日发表在新一期美国《科学进展》杂志上的研究显示，中国香港城市大学吕坚教授研究组首次实现了陶瓷4D打印。这种新技术有望应用于太空探索、电子产品和航空发动机制造等领域。 4D打印，就是在3D打印基础上增加了时间维度。4D打印直接将设计内置到物料当中，让材料在设定的时间自动变形为所需要的形状，且可随时间变化。 与3D打印相比，4D打印对材料有更高要求。此前大多采用水凝胶等聚合物作为4D打印“墨水”，但水凝胶聚合物应用范围有限。陶瓷前驱体材料应用广泛，但较难发生自变形，限制了其在4D打印中的发展。 吕坚研究组的这种打印技术采用复合弹性体陶瓷材料，完成了从3D打印到结构可变形的过程，实现了陶瓷折纸结构的打印和4D陶瓷打印。 他们采用成本较为低廉的“墨水直写技术”，用二氧化锆纳米颗粒掺杂的聚二甲基硅氧烷复合材料，构建出3D弹性体结构。这种结构柔软且具有弹性，可拉伸至超过本身3倍的长度，并可使用金属丝让其折叠变形，形成蝴蝶、悉尼歌剧院、玫瑰、裙子等折纸结构。 研究人员利用这种柔性特质设计出一种自动拉伸装置，让3D弹性体结构的基底拉伸产生预应力，在其上面打印出主结构。当预应力释放后，主结构就会发生变形，从而形成4D打印所需的弹性体结构，热处理后可转化为4D陶瓷。 吕坚说，这种4D打印技术可广泛应用于个性化定制，优势在于采用相对简单的图纸设计，就可衍生出一系列形状相似且连续可变的结构，而传统的3D打印只能一个图纸对应一个结构。 此外，4D陶瓷热处理只需1000摄氏度即可完成，而传统陶瓷粉末烧结则需要1600摄氏度，因此4D打印工艺成本相对低廉。 研究人员认为，如将新技术应用于太空探索领域，有望将3D打印前驱体折叠起来以节省空间，进入太空后再展开获得需要的结构。