多角體病毒誘導(dǎo)貴金屬納米材料的合成及性能研究.pdf

1、貴金屬納米材料由于具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，在有機(jī)催化、燃料電池電催化以及生物傳感等方面具有不可替代的作用。設(shè)計(jì)合成各種結(jié)構(gòu)的貴金屬納米材料是當(dāng)前納米科技中一個(gè)重要的研究熱點(diǎn)。生物誘導(dǎo)合成發(fā)揮了生物分子功能多樣性、廉價(jià)易得、可再生等優(yōu)勢(shì)，為合成貴金屬納米材料提供了一個(gè)條件溫和且綠色環(huán)保的制備方法。本論文選用棉鈴蟲核型多角體病毒，通過(guò)控制提純、堿解的方法獲得了多種具有特定結(jié)構(gòu)和功能的生物蛋白分子，并以此誘導(dǎo)合成了不同形貌和組成的Pt、Pd、Au

2、納米催化劑，對(duì)其進(jìn)行酸性和堿性條件下的電催化測(cè)試，以考察樣品在燃料電池催化中的性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果歸納如下：
　　（1）利用晶格狀多角體蛋白誘導(dǎo)合成了多孔鉑納米簇和納米星?？疾炝藟A解時(shí)間，pH值等對(duì)蛋白晶格以及鉑納米簇的影響。結(jié)合傅立葉紅外吸收光譜（FTIR）和空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蛋白晶在Pt納米簇的合成過(guò)程中起模板作用。循環(huán)伏安法測(cè)試結(jié)果顯示，對(duì)酸性條件下的甲醇電催化氧化反應(yīng)，鉑納米簇和鉑納米星比不加模板合成的鉑納米粒子具有更

3、高的催化活性。
　　（2）在無(wú)外源還原劑的條件下，利用HaNPV病毒中的桿狀病毒粒子誘導(dǎo)合成了Pd@PdO NPs，所得納米粒子粒徑較小，均勻的分布在桿狀衣殼粒表面?？疾炝饲膀?qū)體濃度和還原劑對(duì)鈀納米結(jié)構(gòu)的影響。采用FTIR和紫外可見(jiàn)吸收光譜（UV-vis）分析了蛋白衣殼粒對(duì)誘導(dǎo)合成鈀納米結(jié)構(gòu)的作用。EDS、XRD和XPS分析結(jié)果表明，樣品中Pd和PdO共存。將所得的Pd@PdO NPs負(fù)載到炭黑載體上，進(jìn)行甲醇和乙醇電催化測(cè)試。結(jié)

4、果表明，碳負(fù)載后樣品的電催化性能明顯提高，且樣品中PdO的存在對(duì)電催化活性也有一定的促進(jìn)作用。
　?。?）利用多角體蛋白溶液誘導(dǎo)合成了金納米粒子和納米線?？疾炝硕嘟求w蛋白和前驅(qū)體濃度、孵化時(shí)間等對(duì)金納米結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)蛋白溶液和前驅(qū)體溶液的濃度對(duì)蛋白的存在形式均有影響。采用FTIR、UV-vis和XPS等測(cè)試分析了蛋白溶液在誘導(dǎo)合成金納米體系中的作用，結(jié)果表明多角體蛋白溶液對(duì)AuCl3前驅(qū)體具有還原性，對(duì)所得納米結(jié)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定

5、作用。甲醇電氧化測(cè)試表明多角體蛋白溶液誘導(dǎo)合成的金納米結(jié)構(gòu)的電催化活性明顯高于非蛋白合成的金納米粒子。
　?。?）利用多角體蛋白溶液誘導(dǎo)合成了不同形貌的Pt、Pd及Pt-Pd合金納米催化劑?？疾炝饲膀?qū)體和蛋白的濃度對(duì)各種納米結(jié)構(gòu)的影響，鉑和鈀前驅(qū)體鹽對(duì)蛋白的形態(tài)影響不大。結(jié)合FTIR、UV-vis和XPS等測(cè)試分析了蛋白溶液在誘導(dǎo)合成Pt、Pd納米結(jié)構(gòu)的作用，表明多角體蛋白溶液對(duì)K2PtCl6前驅(qū)體具有微弱的還原性，而對(duì)Na2Pd

6、Cl4前驅(qū)體幾乎沒(méi)有還原性，在納米結(jié)構(gòu)的合成過(guò)程中起到形狀引導(dǎo)劑和穩(wěn)定劑的作用。
　?。?）采用循環(huán)伏安法對(duì)Pt、Pd及Pt-Pd合金納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不同條件下的電催化性能測(cè)試。針對(duì)鈀納米結(jié)構(gòu)，考察了不同碳載材料對(duì)其電催化性能的影響，結(jié)果表明碳材料（多壁碳納米管，MWCNT和炭黑，CB）的加入明顯提高了PdNPs和PdNWs的乙醇氧化電催化性能，且對(duì)PdNPs的作用更加明顯。在酸性條件下，鈀單質(zhì)對(duì)甲醇的催化活性極低，在堿性條件下，P