开题报告-pt基合金的生物模板法合成及电催化性能研究

本科毕业设计（论文）开题报告课题名称PT基合金的生物模板法合成及电催化性能研究学院（系）里仁学院建环系年级专业10级应用化学完成日期20140313一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义PT基合金是以PT为基础，加入其它的金属，比如钨、钛、铁、钴等金属，做成PT为基础的合金。PT属于贵金属，在地球元素中属于稀缺金属之列。随着近代工业的发展和科学技术的进步，资源相对短缺的贵金属逐步成为工业和先进技术不可缺少的关键支撑材料，被称为“现代工业维他命”。其中，铂族金属是直接关系国家安全的保障性资源，大量用于各种武器装备中高精度、高稳定和使用条件苛刻的关键部件，为国防军工服务。同时，PT也是制备珠宝物品的优选金属之一。这就促使了人们对铂基合金新材料的研究与开发，以及在已有材料性能改善方面的研究工作。PT基合金可用作功能材料，催化剂14，硝酸工业催化网材料5，具有抗变形能力，耐化学腐蚀性，高硬度，高强度等特性，其制备方法可大致分为气相法、液相法、固相法3类6。随着着现代工业的发展，合金应用的不断加深，对PT基合金的性能也提出了越来越高的要求。伴随着企业及其相关科研人员等的大量用PT，使得PT的损耗加大，加之其价格昂贵及现代环境的日益恶化，发展一种环保、安全、普适的PT基合金并开展其电催化性能的研究就变得十分必要。PT基合金的产生，不仅可以降低PT的使用量，还会获得比纯PT更优异的性能。目前国内外有关铂基合金的制备有很多，如铂及铂基合金纳米粒子网络的合成及其电催化性能研究7。章爱生等8人采用熔态旋淬法、真空喷铸铜模工艺制备PT基合金，在制备过程中对非晶条带和块状非晶合金进行了研究，通过PT、PD、CU、P量（不同原子比）对PTPDCUP非晶形成和热稳定性的影响，优化该合金的热稳定性、耐蚀性等。彭荣等9利用双亲分子构建的溶致液晶模板，通过电化学沉积来制备PT/AU纳米合金并研究其催化性能，使其具有操作简单、控制灵活等优点。生物模板法是近年来国际上发展起来的制备纳米粒子的新技术10。生物模板法的实验装置简单、反应条件温和、模板易得且形态可控、生物相容性较好等优点，为合成PT基合金提供方向，并在电学、光学、生物医药等领域有独特优势和广泛应用前景1113。由于自然界的生物分子如微生物、DNA、蛋白质等14种类繁多，利用这些生物分子合成纳米线的研究有很多1518，如利用微生物真菌、病毒等为模板限制合成尺寸均一的CDS、ZNS半导体颗粒1920，也可以合成半导体材料，金属材料，磁性材料，无机材料等。到目前为止，人们在利用生物分子为模板来合成PT基合金方面还没有展开研究。为此，本课题拟致力于通过胰岛素生物分子21为模板，利用其明确的结构特征和生物特性，控制合成一系列PT基合金，对样品的组成结构进行表征，探索其生长机理，为功能材料、贵金属合金等材料的应用与发展提供丰富的理论和实验基础。2、研究的基本内容，拟解决的主要问题1研究的主要内容（1）选择合适的生物分子模板，发展构成不同形貌生物模板的方法；（2）基于模板辅助合成PT基合金，如RTRH、PTFE等；（3）研究不同实验条件，如反应温度、时间、还原剂对产物的影响；（4）结合XRD、TEM、TED、EDS等表征手段对样品的组成、结构及形貌进行表征；采用电化学测量对样品进行电化学性能考察。总体来说为选用合适的生物分子模板剂，制备出一系列PT基合金，对样品的组成结构进行表征，探索其生长机理。2主要解决以下问题（1）不同反应温度下PT基合金的合成及对PT基合金形貌及尺寸的影响；（2）不同反应时间下PT基合金的合成及对PT基合金形貌及尺寸的影响；（3）不同生物分子为模板对PT基合金的合成及对PT基合金形貌及尺寸的影响；（4）还原剂的不同浓度对PT基合金形貌及尺寸的影响；三、研究步骤、方法及措施1研究方法本实验采用生物模板法制备PT基合金，考察不同因素对PT基合金电催化性能的影响。2实验步骤及措施（1）高浓度、低PH值、加热条件下，胰岛素的纤维化。（2）向生物蛋白模板中加入贵金属盐溶液共同孵化。（3）在一定温度等实验条件下，引入还原剂如NABH4还原。（4）运用XRD、TEM等，对样品的组成、结构及形貌进行表征。（5）使用电化学工作站测试其电催化活性。四、研究工作进度12周查阅资料，撰写开题报告、文献综述，提出方案论证以及毕业设计进度37周按计划完成课题任务做实验，对实验结果进行检测，分析810周总结前期师验结果，完成中期答辩，提出下步工作重点1114周做实验，处理实验数据，整理实验结果1519周整理实验结果，撰写论文，论文答辩5、主要参考文献1宁远涛PT合金氨氧化催化剂的结构和性能英文J贵金属,2011,3218152张克,岳巧丽,王蕾等PT基合金催化剂的氧还原动力及其自由基产生机理研究C第十一届全国电分析化学会议论文集,20113HIDAIS,KOBAYASHIM,NIWAH,ETALCHANGESINELECTRONICSTATESOFPLATINUMCOBALTALLOYCATALYSTFORPOLYMERELECTROLYTEFUELCELLSBYPOTENTIALCYCLINGJJOURNALOFPOWERSOURCES,2011,19620834083454宗晔DMFC阳极PT和PT基合金催化剂的制备及电催化性能的初步探讨D厦门大学,20065赛兴鹏硝酸工业用铂合金催化网材料的技术进展J化工进展,2001,131021256刘世斌,刘勇,孙彦平等碱性条件下PTMNI,FE,MO/C电催化氧化甲醇的性能对比研究J高等学校化学学报,2007,2859409437侯双霞铂及铂基合金纳米粒子网络的合成及其电催化性能研究D天津大学,20128章爱生,吴胜虎PTPDCUP系合金的非晶形成能力及其性能的研究D金属材料学,20119彭荣,代剑红液晶模板法电沉积制备PT/AU纳米合金及催化性能D襄樊学院学报,2011,325313310王伟,张荣兰,乔冠军等生物模板制备纳米材料的研究进展J材料导报,2010,24152511李娜生物分子基纳米结构体系的合成及表征D燕山大学,201212侯莉亚微米/纳米材料生物基定位可控生长及其性能研究D燕山大学,201113操齐高,贾志华,郑晶等PT掺杂及PT基合金热电性能与应用贵金属,2010,31S1717614崔士强,刘云春,杨周生等基于DNA为模板的铂纳米线的电化学制备J应用化学,2005,22111262126415DJALALIR,CHENYF,MATSUIH,ETALAUNANOCRYSTALGROWTHONNANOTUBESCONTROLLEDBYCONFORMATIONSANDCHARGESOFSEQUENCEDPEPTIDETEMPLATESJAMERICANCHEMICALSOCIETY,2003,125195873587916MERTIGM,CIACCHICL,SEIDELR,ETALDNAASASELECTIVEMETALLIZATIONTEMPLATEJAMERICANCHEMICALSOCIETY,2002,2884184417SILKEB,RAHNK,HABICHTW,ETALNANOSCALEPARTICLEARRAYSINDUCEDBYHIGHLYORDEREDPROTEINASSEMBLIESJ化工学报,2002,14221621162518MAOC,SOLISJD,REISSDB,ETALVIRUSBASEDTOOLKITFORTHEDIRECTEDSYNTHESISOFMAGNETICANDSEMICONDUCTINGNANOWIRESJSCIENCE,2004,303921221719AHMADA,MUKHERJEEP,MANDALD,ETALENZYMEMEDIATEDMXTRACELLULARMYNTHESISOFCDSNANOPARTICLESBYTHEFUNGUS,FUSARIUMOXYSPORUMJAMCHEMSOC,2002,12441121081210920LEESW,MAOC,FLYNNCE,ETALO