本文采用水热法制备Ni-Cu-P基甲醇电催化材料，研究了镍铜比例、温度、反应时间对Ni-Cu-P催化剂的形貌以及组成的影响，并且在电化学工作站上采用循环伏安法对催化剂性能进行检测。其中镍铜比例为1:1、1:2、1:3、2:1、3:1，反应时间为4小时、8小时、12小时、24 小时、48 小时，反应温度为180︒C、150︒C、120︒C。实验表明在其它反应条件相同的情况下反应时间越长，颗粒聚集越密集，并且分布也越均匀。反应温度越高，样品的颗粒分布越密集，分布也越均匀。镍铜的比例对反应物的形貌有很大的影响，其中以镍铜比例为1:2的样品形貌最具特点。样品中含有镍、铜、磷三种元素。经过电化学性能检测得到扫描速率增大，电流响应也随着增大并且甲醇抑制Ni-Cu-P催化剂的氧化还原反应。产物可以作为甲醇催化剂，甲醇浓度增大催化性能降低，扫描速率增大，催化性能提高。关键词 Ni基甲醇催化剂, 甲醇电催化, 形貌, 催化性能
目 录
1 引言 1
1.1燃料电池 1
1.2镍基催化剂研究进展 5
1.3选题的依据以及研究的内容 8
2 实验部分 9
2.1 主要的仪器及实验设备 9
2.2 实验步骤 10
2.3实验安全以及废物处理 13
3实验结果与讨论 14
3.1 XRD扫描结果分析 14
3.2 制备参数对样品形貌的影响（SEM分析） 15
3.3电化学性能检测 18
4水热反应初步设计流程图 23
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
科技的发展让人类的文明得到了巨大的进步，同时也给人类经济的发展带来了巨大的飞跃。蒸汽机以化石能源为原料，此后人们开始大规模开采地底下的化石能源,如煤以及日常使用的天然气等。蒸汽机的出现解放了人们的双手并且提高了生产能力。然而，科技学技术虽然给生活带来了很大的便利，却也带来了诸多环境问题。由于化石能源的使用，人类生活环境越来越差，根据资料显示，环境温度已经比以往提高很多，酸雨现象时常发生，以致腐蚀建筑物、雕塑。人类需要对生活环境重视，环境决定着人类的命运。科 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
技的发展越来越迅速，人类需要更多的能源去提供动力，例如汽车的数量越来越多，每年就需要比以往开采更多的化石能源，化石能源的形成是一个很漫长的过程，几乎是不可再生的。随着开采量的增大，储量已经供不应求。以目前的开采速度，地底下储存的化石能源无法供人类使用超过一个世纪。
多年以来，各个国家投入了大量的人力、财力去研究新的环境友好型的能源，列如运用太阳能电池板将太阳能转换为电能，通过大型发电机将水能转换为电能等。而在化学领域有突出进展的主要是燃料电池，它以甲醇为原料。甲醇是我们生活中常见的化学物质，无毒，价格低廉，容易获得，且使用过后排放的废液和废气对环境危害很低 [1]。直接甲醇燃料电池（DMFC）的结构和反应都很简单，并且非常的安全，安全隐患小，它是将甲醇直接转换为电能的装置，对环境友好。科学家投入了大量的精力去研究燃料电池，从而发现燃料电池可以被应用到许多方面，可以说是与生活息息相关 [2]。
1.1燃料电池
1.1.1燃料电池的发展及分类
随着科学技术的进步，科学家发现可以利用许多绿色高效的能源去代替传统的化石能源。其中许多科学家把目光放在了直接甲醇燃料电池上，它利用甲醇的化学能转换为电能，使用期间安全快捷并且对环境的污染很小，使用结束后所产生的废气物也对环境影响不大。直接甲醇燃料电池的利用距今约有160年的历史，最早可以追溯到19世纪，一个英国人在一个偶然的机会下用铂电极作为燃料电池的正极点亮了电灯，自此之后科学家便投入大量的精力去研究燃料电池。紧接着燃料电池又发展了将近二十年，英国剑桥大学的一位科学家发现如果燃料电池是在高压的条件下制造出来，这个成品可以投入实际的使用，这个发现影响了当时整个界内的研究人员，并且对后来的科学家也影响深远 [3]。在十九世纪六十年代，美国将燃料电池应用在航天技术上，因为燃料电池环保，反应所得到的产物不会对宇航员的身体造成任何危害，因此美国登月计划的航天器运用了燃料电池作为动力，这是航天发展的历史上一次飞跃。在接下来几十年里，科技飞速的发展，燃料电池的技术越来越进步，发电的功率电量均进行了优化，体积也大大的缩小，为人类的生活带来了便利。
燃料电池可依据其电解质、燃料和温度来分类。按照电解质类型可以将燃料电池分为：熔融碳酸盐、直接醇类、碱性燃料、固体氧化、磷酸燃料电池(PAFC) 和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类[4]；按照燃料的类型可分为：直接式、间接式池和再生类；按照工作温度来分类可分为（低于100︒C和100300︒C以及6001000︒C）：低温、中温、高温燃料电池。本课题所做的实验是研究直接甲醇燃料电池电极材料，下面对直接甲醇燃料电池做详细介绍。
1.1.2直接甲醇燃料电池简介
直接甲醇燃料电池简称DMFC，它以甲醇为燃料，不需要任何中间的设备，可直接与氧结合产生电流，对环境十分友好并且利于和谐发展。甲醇燃料电池有很多优点：与其他同样质量的原料相比，甲醇的能量密度比较高；甲醇比较容易制备，方法众多，且价格廉价；甲醇无毒，易于运输和携带，对环境基本无害。现在已经有很多便携式电器运用直接甲醇燃料电池，很多科学家也乐于对其进行研究 [5]。
人们已经投入了大量的精力，花费了大量的时间去研究这一极具潜力的电化学能源（直接甲醇燃料电池）。在将近70年前就有科学家制造出了这种电池的样机，但是由于研究刚刚起步，知识理论体系不够成熟，当时的材料、设备也无法满足这种电池的要求，因此没有取得理想的进展。随着科学技术的进步，在1990年左右，科学家成功研制出了质子交换膜燃料电池，之后便直接投入商业应用。此后科学家开始研究直接甲醇燃料电池，他们发现直接甲醇燃料电池不仅效率极高，而且绿色环保，符合当今社会可持续发展的要求。科学家还发现了它的商业价值以及可持续发展的潜力，许多有财力的国家甚至是公司都投入资金对它进行研究和开发，直接甲醇燃料电池的研究由此进入了热潮 [67]。
1.1.3直接甲醇燃料电池的工作原理
直接甲醇燃料电池的工作原理非常的简单，它直接将燃料（甲醇）所含的化学能转化为我们生活中所需要的电能。其能量转换率非常高，原因是它直接使用成品的甲醇作为燃料，省去了其它需要重整的步骤。下图1.1形象的显示了直接甲醇燃料电池的工作原理：在电池的阳极甲醇被催化转换成了二氧化碳气体，产生了质子和中子，并通过交换膜迁移到阴极；在阴极发生氧化反应，其他所产生的电子经过外电路产生电流发电 [8] 。
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图1.1 直接醇类燃料电池原理图[8]
其电极反应过程如下[8]:
负极：2CH3OH+12OH12e=2CO2+12H2O

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