蛋黄-蛋壳结构（yolk-shell）因其独特的结构优势被广泛应用于生物、能源和分子传感等领域。然而，界面接触有限、壳层的屏蔽效应以及结构的不稳定性等缺陷限制了其实际应用。基于此，扬州大学化学与化工学院韩杰教授团队开发了一种新型“壳中核”结构的纳米材料，这种材料的结构特点是将活性“蛋黄”封装在“蛋壳”之中，该结构不仅有利于提升功能组分之间的协同效应，还可规避因纳米壳层破裂而造成催化活性中心的团聚和失活，从而克服了传统“蛋黄-蛋壳”结构的不足（J. Mater. Chem. A. 2020, 8, 10217-10225; Appl. Catal. B Environ. 2022, 303, 120869）。

近日，扬州大学韩杰教授、于洪鉴博士、汪洋教授和中国地质大学（北京）黄洪伟教授合作报道了将单个金纳米粒子（Au NP）负载于铁电BaTiO₃空心球的不同位置，构建了一系列独特的Au@BaTiO₃纳米催化材料。相较于将Au NP负载于BaTiO₃空心球壳内和球壳外的蛋黄-蛋壳结构，Au NP封装于BaTiO₃壳层内的“壳中核”结构纳米催化剂表现出最优的催化性能。电晕极化处理后的“壳中核”结构纳米催化材料（Au@BT-1-P）在不使用任何助催化剂和牺牲剂的情况下，表现出协同的压电-光催化CO₂还原性能，CO生成速率为31.29 μmol g^-1 h^-1。此外，Au@BT-1-P在长周期多循环后表现出优异的结构和极化稳定性。这种特殊的“壳中核”结构展示了优异的机械力敏感性，提供了充足的等离子体诱导的界面电荷转移路径。理论计算结果揭示，极化电场的增强进一步促进了电荷分离、CO₂吸附和关键中间体转化。本研究为下一代高性能多功能压电光催化剂的结构设计和可控制备提供了理论指导与实际参考。相关研究成果以“Enhanced Ferroelectric Polarization in Au@BaTiO₃ Yolk-in-Shell Nanostructure for Synergistic Boosting Visible-Light-Piezocatalytic CO₂ Reduction”为题，发表在高水平期刊Advanced Science上，论文第一作者为扬州大学20级博士研究生胡俊。

此外，扬州大学韩杰教授、奚政教授和刘燕教授合作提出了通过调控催化活性中心“蛋黄”颗粒的晶面提升“壳中核”结构纳米催化材料催化性能的方法。将Pd立方体（100晶面）和Pd二十面体（111晶面）分别与MnO₂球壳复合，构建了Pd_c@MnO₂和Pd_i@MnO₂壳中核纳米酶。实验结果表明，Pd表面原子的重构增强了类尿酸酶的催化活性，其中Pd_c@MnO₂在生理环境下表现出最佳的尿酸降解性能。此外，体外和体内实验证实了Pd_c@MnO₂具有良好生物相容性和高尿酸血症治疗效果，Pd_c@MnO₂纳米酶为高尿酸血症的临床治疗提供了新策略。相关研究成果以“Crystal Facet Controlled Metal-Support Interaction in Uricase Mimics for Highly Efficient Hyperuricemia Treatment”发表在高水平期刊Nano Letters上，论文第一作者为扬州大学20级博士研究生胡俊。

文章信息：

Jun Hu, Rufang Zhao, Jingren Ni, Wei Luo, Hongjian Yu*, Hongwei Huang*, Boyuan Wu, Yang Wang*, Jie Han*, Rong Guo. Enhanced ferroelectric polarization in Au@BaTiO₃ yolk-in-shell nanostructure for synergistic boosting visible-light- piezocatalytic CO₂ reduction. Advanced Science, 2024, 2410357.

文章链接：https://doi.org/10.1002/advs.202410357.

Jun Hu, Rufang Zhao, Jiake Gu, Zheng Xi*, Yang Wang, Xiaohuan Sun, Zhuobin Xu, Kexin Sha, Juqun Xi, Yan Liu*, Jie Han*, Rong Guo. Crystal facet controlled metal-support interaction in uricase mimics for highly efficient hyperuricemia treatment. Nano Letters, 2024, 24, 6634-6643.

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.4c01193.