Nano-Micro Letters上海交通大学专辑

上海交通大学近年来在微纳领域取得了一系列重大、高水平研究成果。本虚拟专辑介绍八篇上海交大研究人员发表在在Nano-Micro Letters (纳微快报，IF=4.849)上的高质量论文，包括三篇Review Paper和五篇Article，敬请关注、下载（免费）、阅读及引用。

1.（040）暴露面助力BiVO4光阳极材料高效光电化学性能

可见光催化水裂解制氢和有机污染物降解是未来绿色能源领域发展的重要领域之一，在全世界范围内掀起了广泛的研究热潮。钒酸铋（BiVO4）具有中等大小的带隙（2.4eV）以及合适的能带边缘位置，对可见光光谱的吸收率高达11%，因此是一种非常有前景的光阳极材料。然而在实际应用中BiVO4材料存在过量电荷复合、电荷传导性差和氧化动力学缓慢等问题。上海交通大学周保学、白静等人首次报道设计制备了一种（040）特定晶面暴露的BiVO4光阳极材料。利用化学浴沉积法，在前驱体溶液中添加NaCl，Cl^-吸附在（040）晶面上阻碍该晶面的扩散生长，从而获得（040）晶面暴露的BiVO4薄膜。光电性能测试结果表明，这种（040）晶面暴露的BiVO4光阳极可见光吸附和电荷分离效率优于普通BiVO4材料。其光电流密度（1.23V vs. RHE条件下为1.26mA cm-2)是目前报道相同材料的最高值；400nm波长光电流转换效率为~35%；产氢速率（9.11lmol cm-2 h-1）约为同条件下普通BiVO4材料的5倍。这项研究为高性能光电极材料的设计和制备提供了一条新的思路。（通讯作者：周保学）

全文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-017-0163-3  

2. MemBrain：一种便捷的预测跨膜蛋白结构的在线服务器

膜蛋白是一种镶嵌在生物膜中的重要蛋白质，在生命活动中如离子运输、载体和受体等方面发挥着关键作用。传统的实验手段难以对膜蛋白的结构进行测定，因此，基于氨基酸测序利用计算的方法，快速、精确的预测膜蛋白结构具有重要的意义。上海交通大学沈红斌教授等开发了一种称为“MemBrain”的在线预测网站，以氨基酸序列作为输入来预测膜蛋白结构。MemBrain包含预测跨膜螺旋、残基相互作用和残基可接触性区域等功能模块。实验结果表明，MemBrain在评价指标ATMH和AP 上的预测精度分别达97.9%和87.1%，在N-Score和C-Score的预测准确率分别为3.2 ± 3.0和3.1 ± 2.8。在预测残基相互作用方面，MemBrain通过基于训练数据集和独立数据集的测试，在Top-L/5上的预测精度分别达到62%和64.1%。在可接触性区域预测上，相关系数和平均绝对误差分别取得0.733和13.593的结果。这些预测结果为揭示膜蛋白的结构和功能提供了重要帮助。（通讯作者：沈洪斌）

该测序工具目前免费开放，供学术研究使用，链接：www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/MemBrain/

全文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-017-0156-2

3.NiFe2O4/膨胀石墨：一种高效储锂纳米复合材料电极

锂离子电池（LIBs）新型电极材料的开发一直以来都是锂电领域的重要课题，以满足锂电池高能量密度、长循环寿命、安全、廉价等要求。商用LIB阳极材料，如石墨和三元氧化物存在电导低、体积膨胀等缺点。研究发现，层状NiFe2O4/膨胀石墨（EG）可有效解决这些问题，然而，如何有效地将NiFe2O4分散在EG层内仍具有挑战。鉴于此，上海交通大学钱雪峰教授课题组提出一种简便的研磨混合+退火的方法，制备了均匀分散的NiFe2O4/EG纳米复合材料。这种复合材料制成的电极具有极高的储锂性能：电流密度1 A/g下，循环800次后容量高达 601 mAh/g。这种复合纳米结构能有效提高电导率，同时保持充放电过程中的结构稳定性，从而保证其高循环性能。（通讯作者：钱雪峰）

全文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-017-0127-7

4. 综述：溶液合成有机无机薄膜器件

薄膜及薄膜器件具有高比表面积、纳米结构-载流特性可控、特殊的物理化学性能等诸多优点，在诸多传统和新兴领域有着广泛应用。纳米技术的飞速发展也为薄膜及薄膜器件带来新的发展机遇。薄膜器件有有机、无机、和复合薄层等材料组成，研发成本低、可扩展、非真空条件下的制备是薄膜器件发展的主要方向。溶液中沉积薄膜是在非真空条件下而且成本较低的方法，是近年来薄膜器件发展的主要方向。上海交通大学密西根-交大联合研究院的Morteza Eslamian博士就溶液合成薄膜及其在薄膜晶体管、数据存储器、有机LED、热电器件、智能材料及器件等领域的研究进展进行了总结和分析。为这类薄膜器件的基础研究和应用发展指出了可行的方向。这篇综述文章发表在Nano-Micro Letters 第9卷第1期。（通讯作者: Morteza Eslamia）

全文链接：http://dx.doi.org/10.1007/s40820-016-0106-4.

5. 高场阳极氧化法在硅衬底上快速生长高有序TiO2纳米管阵列

1999年高有序TiO2纳米管阵列的电化学阳极氧化法生长被首次报道后，发现此方法制备的纳米管阵列在防腐蚀、传感器、染料敏化太阳能电池、光催化、生物医学和锂离子电池等等诸多领域具有潜在的应用。迄今为止，在钛箔和合金等表面成功合成了TiO2 纳米管阵列，尤其考虑实际应用后，在ITO和硅表面合成TiO2纳米管阵列尤为重要。而目前的一些报道都是采用较低的阳极氧化电压下合成，在较高的阳极氧化电压下合成高有序、高质量的TiO2纳米管阵列仍然是一种挑战。上海交通大学的郑茂俊教授课题组发明了一种简单易行的在较高电场（90-180 V）下，在硅表面阳极氧化生长高度有序TiO2纳米管阵列的方法，并研究了阳极氧化时间、电压、氟化物含量等对形成纳米管阵列的影响，优化了合成条件。研究发现TiO2纳米管阵列的生长速率在高场下显着提高，与低场（40-60V）相比快了8倍，而且纳米管的长度和生长速率随着电解质中氟化物含量的增加而增加。此工作发表在Nano-Micro Letters 第9卷第2期。（通讯作者: 郑茂俊）

全文链接：http://dx.doi.org/10.1007/s40820-016-0114-4

6. 综述：基于石墨烯的气体/蒸气传感器（Web ofScience 高被引论文）

石墨烯气体传感器具有结构多样、传感性好、室温条件工作等优点，鉴于此，上海交通大学的电院杨志特聘研究员，在本综述中详细阐述了基于石墨烯的气体/蒸气传感器研究进展，包括石墨烯制备、传感器件构筑及性能、传感机理等。同时，总结了石墨烯气体传感器领域存在的主要问题，并提出混合纳米结构、多传感器阵列、新的识别算法等有效解决方案。

全文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-015-0073-1

7.三维Co-Al层状双氢氧化物：新型长期稳定性和高效性超级电容器纳米材料

超级电容器因其快速充放电速率，高功率密度、低成本以及高循环寿命受到广泛关注。碳基超级电容器具有低成本和高稳定性等特点，但其较低的电容 (<300F/g)难以满足能源装置对能量密度的要求。层状双氢氧化物(LDHs)是一类典型的阴离子型插层材料，其中金属氢氧化物构成主体层板，阴离子以及一些水分子等客体嵌入到层间而形成独特的层状结构。这种特殊的双金属阳离子的相互活化作用，使得在超级电容器电极材料方面具有良好应用前景。Co–Al层状氢氧化物（Co-Al-LDHs）因具有优异的电化学性能，是研究最为广泛的层状双氢氧化物之一。目前的报道中，存在电导率低和制备过程中二维纳米片易团聚等问题，导致其比容、倍率性能、稳定性等方面仍不够理想。因此，Co-Al-LDHs的循环稳定性是目前需要解决的首要问题。

上海交通大学的宰建陶博士和钱雪峰教授等人以水和丁醇作为混合溶剂，采用水热方法成功合成了由原子厚度纳米片组成的、具有三维花朵状结构的Co-Al-LDHs材料。其独特的层状结构以及丁醇改性，有效提高了Co-Al-LDHs的电化学稳定性和荷/质传输性能。用于超级电容器电极材料时，表现出较高的比电容（电流密度为1A/g时达到838F/g）、优异的充放电速率(30A/g时达753F/g；100A/g达677F/g），以及很好的循环稳定性（电流密度为5A/g时循环20000次后仍有95%的电容保留）。这项工作为提高超级电容器的电化学性能提供了非常有前景的策略。论文发表于Nano-Micro Letters 2017年第9卷第2期。（通讯作者：戚嵘嵘，钱雪峰）

全文链接：http://link.springer.com/article/10.1007/s40820-016-0121-5

8. 综述：可见光催化裂解水制氢：纳米催化结构及反应机制的研究进展

太阳光电催化裂解水(PEC)制氢是未来清洁能源研究的重要课题，然而提高光催化裂解水的效率仍面临巨大挑战。上海交大的上官文峰和英国南安普顿大学Zheng Jiang等人综述了不同PEC裂解水制氢系统基于纳米材料和纳米机构的光催化研究进展，包括Au纳米颗粒修饰TiO2纳米线电极、Pt/CdS/CGSe电极、p–n结、Z型反应机制（Bi2S3/TNA、 Pt/SiPVC）等。最后总结了该领域现存的问题以及相关前瞻性解决方案。（通讯作者：上官文峰，Zheng Jiang）

全文链接：http://dx.doi.org/10.1007/s40820-015-0063-3

上述文章部分通讯作者及其简介：

周保学，上海交通大学环境科学与工程学院教授、博士生导师，环境科学系系主任，院长助理。哈尔滨工业大学环境工程专业博士学位，上海交通大学环境科学与工程学院博士后，2004年教育部“新世纪优秀人才支持计划”获得者。主要从事环境功能材料、环境光电催化技术、水污染预防与控制中的关键化学技术等研究工作。   先后主持国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、上海市科委重大项目、上海市纳米科技专项、中国博士后基金等研究工作10余项。参与上海市科委重大项目、山东省科委项目、国家“十五”规划教材编写项目等工作多项。发表刊物论文100余篇，其中发表的期刊包括Science、ChemicalReviews、Advanced Materials等。

主页链接：http://sese.sjtu.edu.cn/people/1626.html

沈红斌，上海交通大学特聘教授、校学术委员会委员。2007年毕业于上海交通大学自动化系获博士学位，后赴哈佛大学医学院从事博士后研究工作。主要从事模式识别与生物信息学的教学与研究工作，曾获上海市自然科学一等奖(2015)、ESI高被引科学家(2014、2015)、爱思唯尔中国高被引学者(2014、2015、2016)、第八届上海青年科技英才(2016)、万人计划青年拔尖人才(2015)、霍英东教育基金会青年教师奖(2015)、国家自然科学基金优秀青年基金(2012)、教育部新世纪优秀人才(2011)、上海市青年五四奖章(2011)、全国优秀博士学位论文(2009)、上海市浦江人才(2008)等荣誉。

研究方向：生物信息学、模式识别与图像处理、大数据挖掘与理解

主页链接：http://www.csbio.sjtu.edu.cn/

钱雪峰，上海交通大学化学化工学院，副院长，教授/博导，德国马普固体物理研究所访问教授。在J. Am. Chem. Soc., Chem. Comm., Langmuire等国际重要期刊上发表SCI收录的论文80余篇，国际学术会议论文10余篇，论文他引1000余次，其中单篇最高他引140余次。 2014-2016年连续三年入选中国高被引学者榜单，获上海市自然科学一等奖（排名第二），上海市“曙光学者”，教育部“新世纪优秀人才”计划等奖项和荣誉。

主要研究方向：（1）无机纳米材料的结构设计、可控合成、表面修饰、性能及理论研究；（2）太阳能电池材料以及锂电池材料的合成及性能研究（3）用于可见光或紫外光催化的纳米结构催化剂材料的合成及性能研究（4）中空结构或笼状材料的制备与修饰，及在药物和催化反应等方面的应用

主页链接：http://scce.sjtu.edu.cn/jiaoshi.php?aid=318&c=2

Email: xfqian@sjtu.edu.cn

郑茂俊，上海交通大学物理系教授、博士生导师。2001年7月在中国科学院固体物理研究所获凝聚态物理专业博士学位。2001年10月起任教于上海交通大学物理系，从事凝聚态物理学的教学和研究工作。主要从事功能纳米结构材料的制备与物性及其在新能源方面的应用研究工作。主持和参加过国家攀登计划、“973”国家重大基础研究项目、“863”计划、教育部创新团队发展计划项目、国家自然科学基金、教育部博士点基金、上海市科委重大（重点）基础研究和上海市科委纳米技术专项研究基金等科研项目10余项。至今，已在SCI学术刊物上发表50余篇论文。一些研究结果多次被国际纳米科技权威专家撰写的长篇综述论文引用和评述，被他引近1200次，其中纳米线阵列方面的单篇论文（第一作者）被他引达300余次。申请发明专利5项，荣获2001年度中国科学院院长奖学金优秀奖一项，获2005年度上海市科技进步奖二等奖一项（排名第二），指导的硕士研究生先后有3人次获上海市优秀硕士论文奖。

主页链接:http://www.physics.sjtu.edu.cn/mjzheng

杨志，上海交通大学微纳科学技术研究院特别研究员，博士生导师。“薄膜与微细技术”教育部重点实验室副主任，“纳米电子材料与器件”研究所副所长。2005年在兰州大学获理学博士学位。2005-2008年先后在香港理工大学和香港中文大学做Research Associate和博士后研究。SCI期刊《Nano-Micro Letters》副主编，SCI期刊《Acta Physico-ChimicaSinica》特邀审稿专家。目前主持了国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划、上海市科委纳米科技专项、上海市“东方学者”特聘教授岗位计划、上海市浦江人才计划等十余项项目。已在国际著名学术期刊上发表SCI论文100余篇，论文被引用2000余次，H-index 学术指数是25。授权国家发明专利6项，申请国家发明专利20余项。主要从事纳米材料的可控合成与功能化应用研究。功能纳米材料与器件领域的研究成果得到了国内外同行专家的高度评价，部分成果因其具有重要的创新性和学术价值被《Nature》出版集团所属刊物NPG Asia Materials等选为研究亮点和期刊封面论文进行报道和推荐。  

主页链接:http://zhiyang.sjtu.edu.cn/

上官文峰，1996年3月获得日本国长崎大学博士研究生，后在日本国工业技术院九州工业技术研究所担任特别研究员，2000.4至今上海交通大学机械与动力工程学院教授、博士生导师，燃烧与环境技术研究研究中心副主任。主要研究方向：太阳能制氢，光催化与环境催化，柴油机尾气催化净化，室内空气质量控制等。主要负责承担了国家973计划、国家863计划、国家自然科学基金、上海市重点发展基金等研究课题。在InterJ Hydrogen Energy, Appl Catal A & B, J Phys Chem B & C, Chem Commun,《科学通报》等国际国内期刊上发表了系列研究论文。取得日本国发明专利4 项，并获日本政府“注目发明”奖1 项。获得国家发明专利授权10多项，获省部级科学技术进步奖3 项。教育部“跨世纪优秀人才”培养计划入选者，中国化学会催化专业委员会委员，中国可再生能源学会氢能专业委员会委员，中国仪表功能材料学会理事。

主页链接:http://www.sjtu.edu.cn/info/1707/31572.htm