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贵金属纳米材料由于具有独特的理化性质,在有机催化、燃料电池电催化以及生物传感等方面具有不可替代的作用。设计合成各种结构的贵金属纳米材料是当前纳米科技中一个重要的研究热点。生物诱导合成发挥了生物分子功能多样性、廉价易得、可再生等优势,为合成贵金属纳米材料提供了一个条件温和且绿色环保的制备方法。本论文选用棉铃虫核型多角体病毒,通过控制提纯、碱解的方法获得了多种具有特定结构和功能的生物蛋白分子,并以此诱导合成了不同形貌和组成的Pt、Pd、Au纳米催化剂,对其进行酸性和碱性条件下的电催化测试,以考察样品在燃料电池催化中的性能。主要研究内容和结果归纳如下:(1)利用晶格状多角体蛋白诱导合成了多孔铂纳米簇和纳米星。考察了碱解时间,pH值等对蛋白晶格以及铂纳米簇的影响。结合傅立叶红外吸收光谱(FTIR)和空白对照实验,发现蛋白晶在Pt纳米簇的合成过程中起模板作用。循环伏安法测试结果显示,对酸性条件下的甲醇电催化氧化反应,铂纳米簇和铂纳米星比不加模板合成的铂纳米粒子具有更高的催化活性。(2)在无外源还原剂的条件下,利用HaNPV病毒中的杆状病毒粒子诱导合成了Pd@PdO NPs,所得纳米粒子粒径较小,均匀的分布在杆状衣壳粒表面。考察了前驱体浓度和还原剂对钯纳米结构的影响。采用FTIR和紫外可见吸收光谱(UV-vis)分析了蛋白衣壳粒对诱导合成钯纳米结构的作用。EDS、XRD和XPS分析结果表明,样品中Pd和PdO共存。将所得的Pd@PdO NPs负载到炭黑载体上,进行甲醇和乙醇电催化测试。结果表明,碳负载后样品的电催化性能明显提高,且样品中PdO的存在对电催化活性也有一定的促进作用。(3)利用多角体蛋白溶液诱导合成了金纳米粒子和纳米线。考察了多角体蛋白和前驱体浓度、孵化时间等对金纳米结构的影响。发现蛋白溶液和前驱体溶液的浓度对蛋白的存在形式均有影响。采用FTIR、UV-vis和XPS等测试分析了蛋白溶液在诱导合成金纳米体系中的作用,结果表明多角体蛋白溶液对AuCl3前驱体具有还原性,对所得纳米结构具有一定的稳定作用。甲醇电氧化测试表明多角体蛋白溶液诱导合成的金纳米结构的电催化活性明显高于非蛋白合成的金纳米粒子。(4)利用多角体蛋白溶液诱导合成了不同形貌的Pt、Pd及Pt-Pd合金纳米催化剂。考察了前驱体和蛋白的浓度对各种纳米结构的影响,铂和钯前驱体盐对蛋白的形态影响不大。结合FTIR、UV-vis和XPS等测试分析了蛋白溶液在诱导合成Pt、Pd纳米结构的作用,表明多角体蛋白溶液对K2PtCl6前驱体具有微弱的还原性,而对Na2PdCl4前驱体几乎没有还原性,在纳米结构的合成过程中起到形状引导剂和稳定剂的作用。(5)采用循环伏安法对Pt、Pd及Pt-Pd合金纳米结构进行了不同条件下的电催化性能测试。针对钯纳米结构,考察了不同碳载材料对其电催化性能的影响,结果表明碳材料(多壁碳纳米管,MWCNT和炭黑,CB)的加入明显提高了PdNPs和PdNWs的乙醇氧化电催化性能,且对PdNPs的作用更加明显。在酸性条件下,钯单质对甲醇的催化活性极低,在碱性条件下,PtNW/CB和PdNW/CB样品的电催化活性都远远高于Pt NP/CB和PdNP/CB,PtPdNW/CB样品的表现出了最高的活性,甲醇电催化氧化的质量电流密度为10010A g-1,乙醇电催化氧化的电流密度为8500 A g-1。所得铂钯纳米结构的电催化性能都明显高于商业Pt/C和Pd/C催化剂。