过渡金属氮化物/铂核壳结构催化剂的原位制备及其膜电极性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21905055
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    党岱
  • 依托单位：
    广东工业大学
  • 学科分类：
    B0905.电能源化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Reducing platinum loading of fuel cells is of great significance for the development of fuel cell technology and large-scale commercialization, which is the most important topic in the research field of fuel cells. Since Pt utilization efficiency and cell performance of membrane electrode assembly are both limited by traditional fabrication approach, this project proposes an in-situ deposition strategy for an ultra-low platinum-loading membrane electrode assembly based on a transition metal nitride/platinum core-shell catalysts. In-situ growth of the nitride/platinum core-shell catalysts within electrode is realized by the direct deposition technique, and the low Pt utilization efficiency due to the random distribution of the catalysts in the conventional electrode can be fully avoided.The effect of composition and structure of nitride composite, solvent, deposition composition, deposition process and Pt shell thickness on the cell performance are investigated. Through performance evaluation and structure characterization, the deposition mechanism of platinum on the surface of nitride nanoparticles and its interaction between core and shell can be explored and identified. Meanwhile, the catalytic mechanism and fuel, electron and proton transfer mechanism of the ultra-low platinum-loading membrane electrode assembly will be established. This project will shed light on the development of high performance and ultra-low Pt loading membrane electrode assembly for fuel cell application.
降低燃料电池的铂载量对于燃料电池技术的发展及大规模商业化具有十分重要的意义，相关研究为燃料电池领域的最为重要方向之一。针对传统膜电极制备在提升铂利用率和性能方面存在的局限性，本项目提出了一种基于过渡金属氮化物/铂核壳结构催化剂的超低铂载量膜电极的原位制备策略。利用直接沉积技术，实现电极内氮化物/铂核壳结构催化剂原位生长，避免传统电极中因催化剂随机分布而导致的较低利用率。研究氮化物基体的组成及结构、溶剂及沉积液组成、沉积工艺、铂壳层厚度等对于膜电极性能的影响及其规律，从而制备出新型高性能超低铂载量膜电极；通过性能评价和表征，探索和阐明铂在氮化物纳米粒子表面的沉积机理及其壳核相互作用，阐明新型超低铂载量膜电极的催化作用机理及物料、电子、质子传递机理，为高性能超低铂载量膜电极的开发制备提供新的技术路线和科学支撑。

结项摘要

本项目利用电化学沉积技术，在不同的过渡金属掺杂的一元/二元氮化物表面，实现了超低载量的Pt纳米颗粒的可控制备。通过调控载体的组成、大小及形貌，进而调控Pt壳层的沉积厚度，从而通过改变表界面电子结构来促进催化剂的电化学性能和稳定性。在此基础上，通过多种表征手段和电化学性能测试，详细研究了 Pt 在不同过渡金属氮化载体表面的沉积机理及其之间的电子相互作用，并结合单电池测试对过渡金属掺杂的氮化材料进行性能和稳定性测试和评估，揭示催化作用及电极失效机理。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Natural wood derived robust carbon sheets with perpendicular channels as gas diffusion layers in air-breathing proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs)
天然木材衍生的坚固碳板，具有垂直通道，作为吸气式质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 中的气体扩散层
  • DOI：
    10.1016/j.catcom.2021.106351
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Catalysis Communications
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Dai Dang;Zeng Ranjie;Chen Xingwei;Xiaohui Su;Xu Yang;Huaneng Su;Wu Chu;e;Lei Zhang
  • 通讯作者：
    Lei Zhang
沸石咪唑基金属有机框架及其衍生材料用作锌-空气电池高效阴极催化剂的最新进展
  • DOI：
    10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0709
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    储能科学与技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓晓华;江柱;陈超;党岱
  • 通讯作者：
    党岱
Dandelion-like titanium nitride supported platinum as an efficient oxygen reduction catalyst in acidic media
蒲公英状氮化钛负载铂作为酸性介质中的高效氧还原催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2022.03.010
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    International Journal of Hydrogen Energy
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Zeyu Yuan;Yichen Cao;Zhijie Zhang;Yanxiong Fang;Quanbing Liu;Dai Dang;Yuying Zheng
  • 通讯作者：
    Yuying Zheng
Renewable wood-derived hierarchical porous, N-doped carbon sheet as a robust self-supporting cathodic electrode for zinc-air batteries
可再生木材衍生的分层多孔氮掺杂碳片作为锌空气电池的坚固自支撑阴极电极
  • DOI：
    10.1016/j.cclet.2022.03.112
  • 发表时间：
    2022-04
  • 期刊：
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子：
    9.1
  • 作者：
    Xiaohua Deng;Zhu Jiang;Yingying Chen;Dai Dang;Quanbing Liu;Xiaoyang Wang;Xu Yang
  • 通讯作者：
    Xu Yang
Engineering g-C3N4 composited Fe-UIO-66 to in situ generate robust single-atom Fe sites for high-performance PEMFC and Zn-air battery
工程 g-C3N4 复合 Fe-UIO-66 原位生成用于高性能 PEMFC 和锌空气电池的强大单原子 Fe 位点
  • DOI：
    10.1039/d2ta07962c
  • 发表时间：
    2022-11-18
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    An, Lu;Chi, Bin;Tian, Xinlong
  • 通讯作者：
    Tian, Xinlong

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其他文献

高性能磷酸锰锂正极材料的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李俊豪;冯斯桐;张圣洁;郑育英;徐建波;党岱;刘全兵
  • 通讯作者：
    刘全兵
高性能核壳结构催化剂PdRu@Pt/CNT的制备
高性能核壳型PdRu@Pt/CNT电催化剂的制备
  • DOI：
    10.3866/pku.whxb20110922
  • 发表时间：
    2011-09
  • 期刊：
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    党岱;高海丽;彭良进;苏允兰;廖世军;王晔
  • 通讯作者：
    王晔

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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

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          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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