纳米碳纤维的微结构及表面性质与其电催化活性的内在规律研究

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基本信息

  • 批准号：
    21073061
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    36.0万
  • 负责人：
    张新胜
  • 依托单位：
    华东理工大学
  • 学科分类：
    B0205.电化学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

本项目以氧的阴极还原反应为探针反应，研究纳米碳纤维表面上基面和端面微结构的差异和表面性质对其催化活性的影响。主要研究纳米碳纤维作为催化剂时，其微结构对其表面含氧基团的影响，以及纳米碳纤维作为催化剂载体时，其微结构和表面性质对负载的纳米金属颗粒的影响及其对氧的阴极还原反应活性的影响。探索如何通过调控纳米碳纤维的微结构和表面性质来提高其催化性能，以及如何通过调控纳米碳纤维的微结构和表面性质来控制负载纳米金属颗粒的形态,提高其电催化活性。本研究的意义在于建立纳米碳纤维的微结构和表面性质与负载纳米金属颗粒形态之间的关系，揭示纳米碳纤维的微结构和表面性质与其催化性能的内在联系。

结项摘要

实验主要研究了CNFs微结构和表面官能团对氧还原反应(ORR)活性的影响，以及纳米碳纤维微结构和表面官能团对负载Pt催化剂ORR活性的影响。目前得到了以下研究成果：.(1)端面碳原子具有比基面原子更高的ORR活性，CNFs表面端面原子更有利于Pt纳米粒子在载体表面的分散，Pt/F-CNF催化剂的ORR活性高于Pt/T-CNF催化剂。.(2)采用不同的处理方法在F-CNF表面分别引入羧基、羰基、羟基以及氮元素为主官能团。电化学测试表明，无论是含氧官能团还是含氮官能团均能有效提高CNFs的催化活性，当CNFs表面有含氮官能团时，其ORR活性最高，其次为羧基、羰基，羟基。CNFs表面官能团能改变氧分子在其表面的吸附模型，从而改变氧分子的还原反应历程，含氮官能团使ORR朝“直接四电子”进行，含氧官能团能促进H2O2的进一步还原，使ORR朝“间接四电子”进行，而表面没有官能团的CNFs不能催化H2O2进一步还原，整个ORR过程，电子转移数均接近于2。无论是含氮官能团还是含氧官能团均具有良好的电化学稳定性。.(3) 分别以CNF-OX和CNF-OH为载体，采用乙二醇还原法负载了20 wt.%的Pt催化剂，电化学测试表明Pt/CNF-OH催化剂的ORR活性高于Pt/CNF-OX催化剂，这主要是CNFs表面羟基官能团更有利于吸附并结合Pt纳米粒子，从而使得Pt催化剂在CNF-OH表面具有更小的粒径及更均匀的粒径分布。.(4) 利用乙二醇法制备了不同Pt-Pd合金配比的催化剂，RDE结果表明，制备的合金催化剂随着铂含量的增加，氧还原催化活性依次增强，但含Pt量较多的Pt3Pd1/CNF例外。当Pt：Pd=2：1时，催化剂具有最好的氧还原催化性能，可归因于合适的Pt-Pd原子比、有利的原子间距和合金化程度的改变。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Effect of carbon nanofiber surface functional groups on oxygen reduction in alkaline solution
碳纳米纤维表面官能团对碱性溶液中氧还原的影响
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2012.10.043
  • 发表时间：
    2013-03
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Xin-sheng Zhang
  • 通讯作者：
    Xin-sheng Zhang
Carbon nanofiber supported bimetallic PdAu nanoparticles for formic acid electrooxidation
碳纳米纤维负载双金属 PdAu 纳米颗粒用于甲酸电氧化
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2012.05.008
  • 发表时间：
    2012-10
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Xin-sheng Zhang
  • 通讯作者：
    Xin-sheng Zhang
纳米碳纤维的表面性质和微结构对氧还原催化活性的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张新胜
  • 通讯作者：
    张新胜
Controllable synthesis of carbon nanofiber supported Pd catalyst for formic acid electrooxidation
碳纳米纤维负载钯催化剂的可控合成用于甲酸电氧化
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2012.01.124
  • 发表时间：
    2012-05
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Xin-sheng Zhang
  • 通讯作者：
    Xin-sheng Zhang
Ultrasonic synthesis of nitrogen-doped carbon nanofibers as platinum catalyst support for oxygen reduction
超声合成氮掺杂碳纳米纤维作为氧还原铂催化剂载体
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2011.07.036
  • 发表时间：
    2011-11-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Jiang, Yue;Zhang, Jia;Yuan, Wei-Kang
  • 通讯作者：
    Yuan, Wei-Kang

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其他文献

Fe/N/C氧还原催化剂的热稳定性及活性位结构
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    NIE Guo-xing,WANG Bei,YAN Xiao,HOU Cai-xia,ZHANG J

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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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