碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展

最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势.     

聚乙烯吡咯烷酮对Pt/Ru双金属纳米簇的结构和催化性能影响

以乙二醇为还原剂,通过微波热辐射制备得到稳定的Pt/Ru双金属胶体纳米簇,各颗粒粒径在1~2 nm范围。考察了聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对Pt/Ru双金属纳米簇表面原子组成及催化性能的影响。结果表明,PVP与金属前体之间的不同相互作用影响Pt/Ru双金属纳米簇的形成。在Pt/Ru双金属纳米簇形成之前加入PVP,Pt原子更容易富集在双金属表面,有利于增加Pt在催化反应中的作用。在PVP稳定的Pt/Ru双金属纳米簇中,除了零价态的Pt、Ru单质外,还存在氧化态的Pt化合物,归因于PVP与Pt前体的相互作用。在环己烯加氢反应中,PVP-Pt/Ru双金属纳米簇显示出比单金属纳米簇更优越的催化性能。     

电化学制备二维“花状”Pt纳米结构及其对甲醇的电催化氧化

采用恒电流电化学技术在玻碳基底上制得二维"花状"Pt纳米结构(2D FPNs)样品,所用的电解液为HAuCl4+HClO4溶液,无需添加任何表面结构诱导的有机试剂,Pt纳米结构表面更"洁净",有较高的反应活性.扫描电子显微镜测试显示,2D FPNs样品是由球状纳米花构成,纳米叶子是构筑纳米花的最小单元.通过控制电沉积时间可调控球状Pt纳米花数的密度.高倍透射电子显微镜测试表明每个叶状纳米片沿着Pt(111)晶面定向生长.甲醇电催化氧化活性与电沉积时间有关.2D FPNs电极的甲醇的电催化活性稍高于商业Pt/C电极,却有更好的抗毒化能力,这可能归因于其特定的暴露晶面及表面的"洁净性".     

铂纳米粒子和锰卟啉修饰的聚苯胺新材料的制备及表征

借助循环伏安电化学聚合制备了聚苯胺(PANi)/MnT1239卟啉复合材料,再利用还原恒电位沉积法负载铂纳米粒子(Pt NP),最终制备了聚苯胺/MnT1239卟啉/铂纳米粒子复合材料.电沉积铂之后聚苯胺/MnT1239卟啉材料发生明显样貌变化,棒状结构平均直径从90 nm增加到200 nm,材料具有较大的表面积,空间可负载性好.铂纳米粒子平均尺寸在20 nm,附着均匀,氧化峰电流在0.2 V处达到7.4 mA,电化学性能优良.     

具有优异甲醇催化氧化性能的Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂

以聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐(PDDA)为连接剂,采用原位自组装方式将MoO3和WO3负载到碳纳米管(CNTs)上,然后通过乙二醇还原法负载Pt纳米颗粒,得到Pt纳米颗粒均匀分布的Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂.当氧化物总量控制在10 wt%,MoO3与WO3摩尔比为1:0.5时,Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂催化甲醇氧化活性最高,甲醇氧化峰电流If高达835 A/gPt.WO3和MoO3的加入提高了催化剂的甲醇氧化活性、抗CO中毒能力和稳定性,使得Pt/MoO3-WO3/CNTs催化剂表现出优异的甲醇电催化氧化性能.     

磁固相萃取与高效液相色谱-等离子体质谱联用检测癌症病人尿样中的卡铂药物

制备了甲基丙烯酸(MAA)改性Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4@SiO2@MAA),建立了磁固相萃取(MSPE)-高效液相色谱(HPLC)-等离子体质谱(ICP-MS)检测癌症病人尿样中药物卡铂(CBP)的新方法。在最优条件下,该方法对CBP的检出限为29.9ng/L,相对标准偏差(RSD,cCBP=0.2μg/L)为9.5%,富集倍数为27.7,线性范围为0.1~100μg/L。不同批次合成的Fe3O4@SiO2@MAA萃取CBP的RSD为11.5%(n=5)。将该方法用于同一癌症病人在化疗过程中和化疗结束后两个尿样中CBP的分析,尿样中完整CBP的浓度分别为51.15μg/L和24.65μg/L,加标回收率为93.2%~103.7%。     

顺铂前药接枝修饰硫代DNA及其自组装靶向纳米药物研究

选用具有良好生物相容性的硫代修饰嵌段核酸为载体,将其非硫代修饰部分设计为靶向MUC-1蛋白的核酸适配体序列,同时在其硫代修饰部分通过硫代磷酸酯基团（Phosphorothioate,PS）接枝修饰四价顺铂前药,制备了两亲性核酸-顺铂前药缀合物MUC-1/^PODNA-b-（^PSDNA-g-Pt）,并进一步自组装成类似球形核酸（Spherical nucleic acid,SNA）的含铂靶向纳米药物（MUC-1/Pt-SNAs）.结果表明,该纳米药物递送体系载药率高、形貌稳定、分散性好,能够高效靶向MUC-1蛋白过表达的MCF-7乳腺癌细胞,并在体内外实验中表现出优异的抗肿瘤效果和极低的毒副作用.     

“非保护型”金属胶体纳米簇形成机理研究

碱-乙二醇法制备的"非保护型"金属及合金纳米簇由表面吸附的溶剂分子和简单离子实现稳定化,它们被广泛用于制备高性能复相催化剂和研究复相催化剂中的尺寸、组成、载体表面基团以及修饰剂对催化性能的影响。关于此类非保护金属纳米簇的形成过程及机理的认识尚有待进一步深化。本文采用原位快速扫描X射线吸收精细结构谱(QXAFS)、原位紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、透射电子显微镜和动态光散射技术研究了碱-乙二醇法合成中非保护型金属胶体纳米簇的形成过程与机理。结果表明,在碱-乙二醇法合成非保护型Pt金属纳米簇的过程中,室温下即有部分Pt(IV)被还原至Pt(II)。随着反应温度的升高,OH-逐渐取代与Pt离子配位的Cl-,在Pt―Pt键形成之前,反应体系的UV-Vis吸收光谱中可观察到明显的纳米粒子的散射信号,原位QXAFS分析表明Pt纳米簇是由Pt氧化物纳米粒子还原所形成的;在Ru金属纳米簇的形成过程中,OH-首先取代了Ru Cl_3中的Cl~-,形成羟基配合物Ru(OH) _6~(3-),后者进一步缩合形成氧化钌纳米粒子,最终Ru金属纳米簇由乙二醇还原氧化钌纳米粒子形成。由于先形成了氧化物纳米粒子,后续的还原反应被限制在氧化物纳米粒子内,使最终得到的非保护型金属纳米簇具有尺寸小、分布窄的特点。本工作所获得的知识对发展高性能能源转化催化剂、精细化学合成催化剂、传感器等功能体系具有重要意义。     

抗癌药物的先驱——顺铂

顺铂在人类抗癌历程中发挥着里程碑式的作用,本文重点介绍顺铂的作用机理、致毒机理和细胞对其产生耐药性的机理,并由此指出铂类药物所存在的缺陷以及发展方向。