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為什么“普魯士藍(lán)”頻繁登上各大頂刊？

先豐納米 2023-08-29 | 閱讀：779

普魯士藍(lán)（Prussian Blue）即亞鐵氰化鐵，是一種配位化合物，最初被用作顏料和染料。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，普魯士藍(lán)及其類似物（PBA）擁有一般MOFs比表面積大、孔隙率高的優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)藥、臨床治療、催化和能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，最近更是頻繁登上各大頂刊。本期小豐整理了3篇普魯士藍(lán)的研究進(jìn)展，一起了解下吧~

一步法合成Ni負(fù)載、空心核殼、硒摻雜特征的普魯士藍(lán)

Adv. Mater.

通過引入多金屬主元、陰離子摻雜和形貌構(gòu)造，如核殼結(jié)構(gòu)、空心結(jié)構(gòu)、金屬負(fù)載等，可以進(jìn)一步提高普魯士藍(lán)類似物（PBA）的OER性能，但往往涉及復(fù)雜的多步合成路徑。

近日，Advanced Materials報道了研究人員通過低溫?zé)峤馇膀?qū)體/硒粉混合物，一步合成改性多級PBA催化劑。該產(chǎn)物具有獨(dú)特的Ni負(fù)載、空心核殼、硒摻雜特征，在堿性介質(zhì)中兼具優(yōu)異OER電催化性能（電流密度10mA/cm2時過電位為184mV，優(yōu)于商用RuO2材料）和穩(wěn)定性。

對比實(shí)驗(yàn)與DFT計算結(jié)果，證實(shí)“一石三鳥”策略能顯著提高PBA的本征活性與有效活性面積。該項(xiàng)工作對PBA及其他MOF材料的成分與結(jié)構(gòu)設(shè)計具有借鑒意義。

文獻(xiàn)名稱：Enhancing Oxygen Evolution Reaction Performance in Prussian Blue Analogues: Triple-Play of Metal Exsolution, Hollow Interiors, and Anionic Regulation. Advanced Materials, 2023.

文獻(xiàn)鏈接：DOI:10.1002/adma.202304494

Ba2+電化學(xué)原位嵌入普魯士藍(lán)提高其穩(wěn)定性

Energy Storage Mater

解決普魯士藍(lán)類似物（PBA）結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且殘留間隙/結(jié)晶水問題，可以提高其作為鈉離子電池正極時的循環(huán)穩(wěn)定性。

近日，Energy Storage materials報道了研究人員基于對外來多價陽離子的合理選擇和協(xié)同控制，開發(fā)了一種通過原位電化學(xué)插入反應(yīng)設(shè)計[A]位取代的鈉基正極的新方法，以提高PBA的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并促進(jìn)鈉離子擴(kuò)散速率。特別地，當(dāng)電池在充放電過程中進(jìn)行時，Ba2+可以通過原位電化學(xué)反應(yīng)插入PBA晶格中，保持框架穩(wěn)定性和防止殘余水進(jìn)入晶格。通過合理控制電解質(zhì)中Ba2+的添加量，所制備的正極表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，150次循環(huán)后容量保持率為96.6%，即使在6C下也能提供83.41mAhg-1的容量。

這項(xiàng)工作為開發(fā)鈉離子電池中高性能正極材料的堿位替代策略提供了重要見解。

文獻(xiàn)名稱：Barium ions act as defenders to prevent water from entering prussian blue lattice for sodium-ion battery

文獻(xiàn)鏈接：DOI: 10.1016/j.ensm.2023.02.011

具有分離活性位點(diǎn)的普魯士藍(lán)用于CDT治療

Nat. Commun.

化學(xué)動力學(xué)治療(Chemodynamic therapy,CDT)借助于腫瘤微環(huán)境弱酸和H2O2過量的特性，利用Fenton或類-Fenton反應(yīng)將弱氧化性的H2O2催化轉(zhuǎn)化成強(qiáng)氧化性的?OH，從而可用于腫瘤治療。

近日，Nature Communications報道了一種水氧化鈷鐵普魯士藍(lán)（CFPB）納米框架，可從H2O中提供持續(xù)的、外部無能量的?OH ，用于CDT或光熱療法（PTT）。值得注意的事，該項(xiàng)研究中制備的CFPB 納米立方體和納米框架都能從 H2O 中自供 O2、H2O2 和?OH，其中納米框架在產(chǎn)生?OH 方面表現(xiàn)更好。

模擬分析表明，CFPB 在催化水氧化、氧還原和 Fenton 類反應(yīng)時具有分離的活性位點(diǎn)，制備的脂質(zhì)體包覆 CFPB 納米框架可用于治療雄性腫瘤小鼠的可控水驅(qū)動 CDT。

文獻(xiàn)名稱：Prussian blue analog with separated active sites to catalyze water driven enhanced catalytic treatments

文獻(xiàn)鏈接：DOI: 10.1038/s41467-023-40470-z

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