基于功能化修饰石墨烯和PAMAM的纳米复合膜的制备及其对低碳醇类氧化电催化性能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21171037
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    林深
  • 依托单位：
    福建师范大学
  • 学科分类：
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

本项目拟对石墨烯等碳基材料进行功能化修饰以增强其水溶性，改变表面电荷性质和表面形态；利用聚酰胺-胺（PAMAM）具有的纳米结构模板和分子容器作用，合成低Pt含量或非Pt的多元金属核-壳结构的树形分子纳米复合物(DNCs)；并在二氧化钛纳米管阵列/钛(TNAs/Ti)等电极基底材料上，将功能化修饰的石墨烯、DNCs、过渡金属取代多金属氧酸盐(TMSP)等组分利用层层自组装方法制备多层纳米复合膜；用XPS、SEM、TEM、EDS、AFM、UV、EQCM、XRD等表征膜的组成、表面形态；研究复合膜对低碳醇类氧化的电催化性能，探讨催化作用机理，丰富石墨烯、PAMAM、POMs等材料的应用研究领域，为研发新型高效、低成本、抗毒化的燃料电池阳极催化剂提供理论及科学实验依据。

结项摘要

直接甲醇燃料电池具有能量转换效率高、污染排放低、结构简单、安全性高等特点，但限制燃料电池的实际应用的技术瓶颈之一是催化剂Pt系贵金属，价格昂贵，而且在催化甲醇氧化过程中容易被中间产物毒化，稳定性较差。.针对以上问题该项目在国家基金（NO. 21171037）资助下开展了较为系统深入的研究并取得了一些创新性的成果，主要内容如下：（一）引入多金属氧酸盐（POMs）设计合成复合膜催化剂，显著改善Pt(Pd)金属催化剂抗CO毒化性能。由功能化的水溶性石墨烯与POMs组分用LBL法自组装成膜后负载铂(钯)金属纳米粒子，构成Pt(Pd)/POMs-GNs复合膜催化剂，膜组分间的相互作用显著提高复合膜催化剂的电催化性能和抗CO毒化性能。（二）形貌控制合成Pt(Pd)金属催化剂，提高贵金属有效利用率，降低贵金属用量及催化剂成本。对石墨烯表面有目地进行功能化修饰或改性，以调控负载其上的活性中心组分铂(钯)粒子的形貌及分散性，显著提高贵金属的利用率和催化效能。（三）设计合成电光协同响应催化剂，显著提高催化剂的催化性能。将光敏性的过渡金属氧化物与石墨烯结合共同作为载体，用于负载铂(钯)金属粒子，实现外部光源照射下良好的电光协同催化效应，大幅度提高催化剂的催化性能。.总之，该项目研究以催化剂催化性能的提升、合成成本的降低及方法的简化为主线，以2D平面结构的石墨烯作为催化剂载体材料，选用结构特殊的水溶性高分子(PDDA、PEI、PAMAM、Chitosan、Cyclodextrin等)对石墨烯进行功能化修饰改性，有效控制Pt(Pd)纳米粒子在石墨烯表面的形貌及分散性，提升Pt(Pd)纳米粒子利用率，降低成本；同时在 Pt(Pd)/石墨烯复合物中合理有效引入具有优异氧化还原性能的POMs及光电特性的TiO2, Cu2O, ZnO, SnO2等第二组分，构筑多组分催化剂，发挥组分间协同催化效应，显著改善电催化甲醇氧化性能和抗毒化性能。实验研究结果表明所设计合成的系列复合物(膜)催化剂的催化性能明显优于商品化的Pt(Pd)/C催化剂及其他新近文献报道的类似催化剂，其中复合物Pt/G4/GNs、Pt/CS/GNs、Pt/TiO2/GNs、Pt/ZnO/GNs等的催化活性高于1000 mA mg-1。项目研究为研发新型高效、低成本的醇类燃料电池阳极催化剂提供了理论及科学实验依据。

项目成果

期刊论文数量（25）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（7）
专利数量（0）
Electrochemical growth of octahedral Fe3O4 with high activity and stability toward the oxygen reduction reaction
电化学生长对氧还原反应具有高活性和稳定性的八面体 Fe3O4
  • DOI：
    10.1039/c5ta04450b
  • 发表时间：
    2015-09
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang, Xiaoying;Le, Lijuan;Ma, Ai;Lin, Shen
  • 通讯作者：
    Lin, Shen
Enhanced electro-photo synergistic catalysis of Pt (Pd)/ZnO/graphene composite for methanol oxidation under visible light irradiation
可见光照射下Pt(Pd)/ZnO/石墨烯复合材料增强电光协同催化甲醇氧化
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2015.11.149
  • 发表时间：
    2016-01-10
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Li, Zhongshui;Ye, Lingting;Lin, Shen
  • 通讯作者：
    Lin, Shen
Pt/{PEI-GN/PW_(12)}_n复合膜的制备及其对甲醇氧化的电催化性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    功能材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李忠水;黄小妹;叶灵婷;林深
  • 通讯作者：
    林深
In situ electro-deposition of Pt micro-nano clusters on the surface of {[PMo12O40]3-/PAMAM}n multilayer composite films and their electrocatalytic activities regarding methanol oxidation
{[PMo12O40]3-/PAMAM}n多层复合薄膜表面Pt微纳米团簇的原位电沉积及其对甲醇氧化的电催化活性
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2011.10.080
  • 发表时间：
    2012-02-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Li, Zhong-Shui;Lin, Shen;Huang, Xiao-Mei
  • 通讯作者：
    Huang, Xiao-Mei
Shape-controlled synthesis of Pt nanoparticles via integration of graphene and beta-cyclodextrin and using as a noval electrocatalyst for methanol oxidation
通过石墨烯和β-环糊精的形状控制合成Pt纳米颗粒并用作甲醇氧化的新型电催化剂
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Electrochimica Acta
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Zhang, Lian;Huang, Xiaomei;Ye, Lingting;Lin, Shen
  • 通讯作者：
    Lin, Shen

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其他文献

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  • 作者：
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    蒔田芳男
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高精度ゲノムアレイを用いた子宮内発育遅延児の潜在的ゲノム異常の解析.
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  • 发表时间：
    2005
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  • 作者：
    小崎里華;奥山虎之;林深;井本逸勢;稲澤譲治
  • 通讯作者：
    稲澤譲治

其他文献

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林深的其他基金

开放结构非贵金属氧化物/石墨烯复合物的电化学可控制备及其氧还原催化性能
  • 批准号：
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过渡金属钯-多金属氧酸盐杂化材料的制备及其对C-C和C-O键生成的催化性能
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相似海外基金

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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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