地区：上海市 宝山区
关键词：青岛科技大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004411
成果描述：
| 碳纳米材料因其独特的物理化学性能，在多个学科及各学科交叉领域展现出巨大的应用前景，对未来科学与技术发展将产生重要影响。该项目研究了石墨烯和纳米碳纤维的生长过程，并进一步对功能化石墨烯的机电性能、电催化性能、生物传感性能等进行了系统的实验研究。 （1）首次结合电子显微镜结构表征结果，利用大规模原子/分子大型并行模拟器软件对石墨烯表面负载Pt纳米粒子进行模拟计算，发现石墨烯表面的单层Pt原子倾向于自组装为2-3原子层不规则形状，具有FCC晶体结构的Pt纳米粒子在石墨烯表面具有很好的热稳定性。该研究为功能化石墨烯中纳米Pt粒子在石墨烯表面的分布状态以及纳米Pt粒子与石墨烯间的相互作用提供理论解释。 （2）首次利用像差校正高分辨电子显微镜观察到Cu纳米粒子在碳纳米纤维中的扩散分布，发现Cu粒子对碳纳米材料的生长具有不同的催化机理（与常用的Fe、Co和Ni催化剂粒子对比）。该研究成果解释了铜催化剂与碳纳米材料之间的相互作用，对碳纳米材料的可控制备及碳纳米材料中催化剂粒子的去除具有重要指导意义。 （3）首次利用扫描隧道显微镜对自由站立石墨烯及二氧化锡功能化石墨烯进行原子分辨率成像，并对它们的机电性能进行研究。研究发现，在同等外力条件下，功能化石墨烯的位移是石墨烯的十倍。该研究成果对发展石墨烯基新型功能材料和功能器件具有重要的理论指导意义。 （4）首次研究氮掺杂石墨烯作为催化剂及催化剂载体在酸性和碱性溶液中对氧气的电催化还原行为，探讨了石墨烯和氮掺杂石墨烯在酸性和碱性环境下的催化活性以及作为载体对催化剂活性的促进作用。研究结果表明，氮掺杂石墨烯在碱性溶液中具有明显的催化氧气还原活性，但在酸性溶液中受到抑制；在酸性溶液中，氮掺杂石墨烯对催化剂的氧气还原催化活性具有更高的促进作用。该研究成果为氮掺杂石墨烯在醇类燃料电池催化剂的应用提供了重要的理论基础。 （5）首次将氮掺杂石墨烯修饰电极应用于电活性药物分子芦丁的高灵敏检测，氮掺杂石墨烯的存在对芦丁的电化学反应具有良好的催化作用，氧化还原峰电流值明显增大。该研究成果表明氮掺杂石墨烯可以用于化学修饰电极的制备与研究，在电化学传感器的应用方面具有极大潜力。 项目期间，课题组承担了科技部国际科技合作专项项目1项，国家自然科学基金面上项目2项，青年基金项目1项，省自然科学杰出青年基金项目1项，授权国家发明专利10项，发表SCI/Ei收录论文72篇，影响因子大于3的SCI论文18篇。该项目研究成果发表在ACSNano（SCI，影响因子12.881）等高层次学术杂志上，其中8篇代表性论文被ChemSocRev（33.383），Energy&EnvironmentalScience（20.523），Adv.EnergyMater（16.146），NanoLetters（13.592）等知名杂志引用143次。著名“Nanowerk”网站专题报道了该项目的科研成果2次，该网站被誉为纳米科学与技术领域的世界入口。 |
