类淀粉蛋白诱导高活性一维亚纳米(sub-1 nm) 铂基合金的合成、生长机理及电催化性能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21875205
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Fuel cells are favored by industry, transportation and other fields because of their environmental efficiency. Platinum is an important catalyst for fuel cell, but the platinum reserves are low and the price is expensive. Our team has made beneficial exploration for around 2 nm platinum nanowires catalyst (JACS, 2012). More recently, scientists both at home and abroad focus on the nanometer catalyst synthesis, especially point out that surface atomic ratio is close to 100% in the material size less than 1 nm. These materials can greatly improve the catalytic performance. This project will aim to length up to micron level and less than 1 nm in diameter platinum alloy nanowires, and subnanometer (sub-1nm) platinum-based alloy shell nanowires core-shell structure, and the synthesis of subnanometer platinum-based alloy tube wall nanotubes. A one-dimensional platinum-based alloy catalyst with uniform morphology will be controlled by the stable fibrosis properties of the amyloid protein. Reducing the amount of platinum by alloying, the catalytic activity can be improved by subnanometer. The influence rule of alloy element and the synergistic effect of multivariate doping are studied. By oxygen reduction and methanol oxidation test and material composition structure characterization, we explore its growth mechanism, the control law of nanoscale electric catalytic properties. The catalysts with high activity and stability will be obtained.
燃料电池因其环保高效受到工业、交通等领域的青睐。铂是燃料电池重要的催化剂,但铂储量少且价格昂贵,提高铂基催化剂的活性和降低铂用量成为研究热点。我们课题组在2nm左右铂纳米线催化剂方面做了有益探索(JACS, 2012),最近国内外科学家聚焦亚纳米电催化剂合成,特别指出材料特征尺寸小于1nm时表面原子比例接近100%,催化性能会极大提高。本项目将致力于长度达微米级直径小于1nm的铂基合金纳米线、亚纳米(sub-1 nm)铂基合金外壳核壳结构纳米线,亚纳米管壁铂基合金纳米管的合成。利用类淀粉蛋白稳定的纤维化特性控制合成形貌均匀的一维铂基合金催化剂。通过合金化降低铂的用量,通过亚纳米化提高其催化活性。研究合金元素的影响规律以及多元掺杂时的协同效应。通过氧还原、甲醇氧化等测试及材料的组分结构等表征,探究其生长机理、亚纳米尺度电催化性能的控制规律,将催化剂的活性和稳定性提高到新高度。

结项摘要

铂是燃料电池重要的催化剂,但铂储量少且价格昂贵,提高铂基催化剂的活性和降低铂用量成为研究热点。. 本工作提出一种将PdAu原子层夹入一维(1D) Pd/Pt核壳纳米线(NWs)的策略,提高了亚纳米Pt壳层在ORR应用中的催化稳定性。所制备出的Pd/PdAu/Pt核/壳/壳结构纳米材料在80000个电位循环后,ORR质量活性仅下降7.80%。与在80000个电位循环后发生明显结构变形且失活的Pd/Pt核壳NWs相比,三明治核/壳纳米结构的电催化稳定性得到显著提高。. 本工作制备了一系列在酸性介质中对ORR具有良好活性的PdM (M=Fe, Co, Ni) NWs。PdNi NWs/C的E1/2 比商用Pt/C 和纯Pd NWs/C 分别正向移动了25 mV和138 mV。经过10000次循环测试后,PdM NWs/C的稳定性优于纯Pd NWs/C。. 本工作构建了双金属PdPt多孔纳米线(PdPt PNWs),然后通过选择性氧化刻蚀法设计了一种新型的Pt壳PdPt多孔纳米管(Pt壳PdPt PNTs)。质量活性和面积比活性是商用Pt/C的14.3倍和9.6倍。. 本工作合成了PdPtIr PNTs,经过30000次电位循环测试后性能几乎没有变化。电流密度为-3 mA/cm2处(氧还原)与10 mA/cm2处(析氧)表现出642 mV超低电位间隙. 本工作合成了 PtFeM(M=Rh,Ru,Ir)哑铃形纳米棒催化剂。PtFeRh 纳米棒催化剂在甲醇氧化中的质量活性和实际比活性分别为商业铂碳催化剂的 7.29 倍与 6.96 倍。. 本工作合成了PtPdM(M=Mo,Fe, Mn)空心纳米环催化剂,空心纳米环呈六边形,边缘宽度仅有 2.5 nm。PtPdMo 纳米环的氧化还原质量活性和比活性分别是商业铂碳催化剂的 9.45 倍与 8.15 倍,在长循环稳定性测试中,30000 圈后PtPdMo 纳米环催化剂质量活性仅损失12%。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Electrochemical biosensor based on CuPt alloy NTs-AOE for the ultrasensitive detection of organophosphate pesticides
基于CuPt合金NTs-AOE的电化学生物传感器用于有机磷农药的超灵敏检测
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ac38e5
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yunxia Yang;Qian Liu;Yisong Zhao;Jianmin Chen;Bing Chen;Yanling Yan;Faming Gao
  • 通讯作者:
    Faming Gao
Twin PdPtIr porous nanotubes as a dual-functional catalyst for oxygen reduction and evolution reactions
双 PdPtIr 多孔纳米管作为氧还原和析出反应的双功能催化剂
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dan Yu;Qian Liu;Bing Chen;Yisong Zhao;Peng Jia;Keju Sun;Faming Gao
  • 通讯作者:
    Faming Gao
Environmentally‐Friendly Exfoliate and Active Site Self‐Assembly: Thin 2D/2D Heterostructure Amorphous Nickel–Iron Alloy on 2D Materials for Efficient Oxygen Evolution Reaction
环境友好的剥离和活性位点自组装:二维材料上的薄 2D/2D 异质结构非晶态镍铁合金,可实现高效的析氧反应
  • DOI:
    10.1002/smll.201805435
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Small
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Yuanzhe Wang;Yanyan Zhou;Minze Han;Yaokai Xi;Huanhuan You;Xianfeng Hao;Zhiping Li;Junshuang Zhou;D;an Song;Dong Wang;Faming Gao
  • 通讯作者:
    Faming Gao
Atomic PdAu Interlayer Sandwiched into Pd/Pt Core/Shell Nanowires Achieves Superstable Oxygen Reduction Catalysis
夹在 Pd/Pt 核/壳纳米线中的原子 PdAu 中间层实现了超稳定的氧还原催化。
  • DOI:
    10.1021/acsnano.0c04061
  • 发表时间:
    2020-09-22
  • 期刊:
    ACS NANO
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Tao, Lu;Huang, Bolong;Guo, Shaojun
  • 通讯作者:
    Guo, Shaojun
Surface reorganization engineering of the N-doped MoS2 heterostructures MoOx@N-doped MoS2−x by in situ electrochemical oxidation activation for efficient oxygen evolution reaction
N掺杂MoS2异质结构MoOx@N掺杂MoS2·x的表面重组工程通过原位电化学氧化活化实现高效析氧反应
  • DOI:
    10.1039/c9ta01049a
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Yuanzhe Wang;ShanShan LIu;Xianfeng Hao;Sunrui Luan;HuanHuan You;Junshuang Zhou;D;an Song;Dong Wang;Hou Li;Faming Gao
  • 通讯作者:
    Faming Gao

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其他文献

基于生物卵壳的双模板法制备多层级孔碳及其复合材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵玉峰;冉伟;霍全;高发明
  • 通讯作者:
    高发明
基于过程模拟的气体分馏装置HAZOP分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    燕山大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康建新;郭丽杰;高发明
  • 通讯作者:
    高发明

其他文献

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高发明的其他基金

铂基多主元高熵合金纳米管催化剂的可控合成、生长机理及电催化性能
  • 批准号:
    22379112
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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