水热法沉积cuag二元催化剂及其对甲醇的催化性能
本文以简单的水热法制备铜银二元合金，研究了制备参数对铜银二元合金的形貌和组成的影响，用扫描电镜技术表征了产物的形貌和组成，并利用循环伏安法对其电化学性能进行检测。实验表明，所得的产物形貌及粒径受初始铜银离子比例，碱的种类以及还原剂的影响有银铜离子比为1 : 2时，产物颗粒的分散性比银铜离子2 : 1时的好；加入六次甲基四胺时，产物粒径分布较加入尿素时的均匀；还原前产物中含有少量碳、氧等杂质，而还原后的产物中只含有铜、银两种元素。产物可以作为甲醇的电催化剂，产物的电催化性能与甲醇量成反比，与扫描速率成正比。关键词 Cu-Ag二元合金, 水热法, 形貌, 催化性能
目 录
1 引言 1
1.1 直接甲醇燃料电池简介 1
1.2 CuAg二元合金的制备 5
1.3 选题依据和主要研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 主要试剂及仪器设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 实验安全措施及“三废”治理 9
3实验结果与讨论 10
3.1 制备参数对样品形貌的影响（SEM分析） 10
3.2 能谱分析 12
3.3 电化学性能测试 16
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
能源危机和环境污染是当前世界所面临着的两大难题。三次科技革命不仅是人类文明史上的巨大飞跃，同时也是人类世界经济上的飞跃。人们开始发掘和利用煤、石油、天然气等化石能源，并且以此来发展和壮大自己的国家。人们对物质世界快速发展的需求越来越大，导致化石能源的开采越来越多，但另一方面由于化石能源的不可再生性，其储量急剧减少甚至接近枯竭。据资料显示，世界所剩下的能源储量为：石油够人类使用40年，天然气55年，煤炭152年。除此之外，化石燃料的燃烧极大地破坏了人类的生存环境，污染现象日趋严重，如今，酸雨和温室效应越来越严重，臭氧层的破坏陷入了恶性循环，直接表现在南北极的气候越来越差，南极部分地区甚至已经开始长青苔。
多年来，如何使用更加绿色环保且效率高的新能源来取代化石能源这个问题一直困扰着世界各个国家。目前已经发现的高潜力高效率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的新能源是太阳能风能和燃料电池等能源。燃料电池的原料价格低廉结构简单，使用效果很好并且其污染性几乎为零，这些优点使得燃料电池更加具有研究价值[1]。其中直接甲醇燃料电池作为直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料的发电装置，吸引了很多人对其进行研究，距今为止已经被引入到很多重要领域，包括医疗和军事等[2]。
1.1 直接甲醇燃料电池简介
1.1.1 燃料电池的发展及分类
目前人们已经寻找和开发出了很多效率高的新能源来逐步取代日常生活中需要用到的化石能源，燃料电池(Fuel Cell, FC)就是其中之一，燃料电池从原料到使用结束都十分的绿色环保，其研究史距今已近160年。十九世纪中期，英国人格洛夫(Grove)，用铂黑作为电极催化剂，点亮了伦敦讲演厅的照明灯，这是世界上第一个燃料电池。20年后，英国剑桥大学的一位学者通过在高压的条件下制造出了能够投入实际使用的燃料电池，这项成果对19世纪在燃料电池方面的研究有重要意义[3]。到了60 年代，美国航天技术中心(NASA)成功地将这种电池应用在阿波罗( Apollo)登月飞船上，航空航天技术方面开始大量的使用燃料电池。实际上，世界航空航天、军事技术等高科技领域自美国成果应用燃料电池后便也开始将这项技术投入使用，并开始了更为广泛的研究。近年来，人们的生活环境和生活条件越来越好，在这种大好的形势下，人们的寻求和要就也越来越高，燃料电池已逐步成为全球能源化工领域科技研究的热点。
燃料电池可依据其电解质类型、所用燃料的种类和工作温度来进行分类。按照电解质类型可以将燃料电池分为：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接醇类燃料电池(DAFC)、碱性燃料电池(AFC) 、固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池(PAFC) 和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类[4]；按燃料来源，燃料电池可分为：直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池)、间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类燃料电池；按照工作温度。燃料电池可分为低温燃料电池(低于100度)；中温燃料电池(100 300度)；高温燃料电池(600 1000度)。
1.1.2 直接甲醇燃料电池的发展状况
由于甲醇分子结构简单，分子中不含 C C 键，且在低温下的反应活性较高，当人们刚开始接触直接醇类燃料电池(DAFC)电池时，所做的大部分研究内容一般都是直接采用甲醇作为燃料，即直接甲醇燃料电池[5]。
人们很早就开始对直接甲醇燃料电池进行了研究，并且也在很早的时候就制出了这种电池的样机，大约是在20世纪50年代，但是那个年代不仅知识理论体系不够成熟，所能应用到的技术和材料也很有限，所以制出直接甲醇燃料电池的样机后，对其的研究工作寥寥无几。直到上个世纪的90年代以来，因为前有质子交换膜燃料电池被研制成功，后有各种用质子交换膜燃料电池作为动力来源的电器大量的投于使用，对于直接甲醇燃料电池的研究才又被提上议程。研究过程中人们发现直接甲醇燃料电池不仅仅有极高的效率，而且十分的绿色环保，这对于生活条件的追求逐渐提高的现代社会来说无疑是一个好消息。于是世界各个发达国家开始对这项研究投入大量的人才研究，站在新能源开发前端的各大公司也开始加大投资力度来支持对这种电池的研究，自此掀起了研究直接甲醇燃料电池的热潮[67]。
1.1.3 直接甲醇燃料电池的工作原理
电池的工作原理如图 1 1所示：电池的燃料一般采用甲醇溶液或甲醇水蒸气，首先将燃料送至阳极，甲醇在这里被电解且被氧化，生成CO2，这时候H+和e 跑出来，e 从阳极到达阴极的路线是沿着外电路流过负载，最后到达阴极。这时候，H+也达到了阴极，这是由于H+在电解质中可以移动，由此传至阴极。阴极上，H+ 和e 与O发生反应并将O还原成水。H+ 和e 经过上述反应的重复发生，产生大量的消耗[8]。
图11 直接醇类燃料电池原理图
①质子交换膜 ②催化层 ③扩散层 ④极板流场
目 录
1 引言 1
1.1 直接甲醇燃料电池简介 1
1.2 CuAg二元合金的制备 5
1.3 选题依据和主要研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 主要试剂及仪器设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 实验安全措施及“三废”治理 9
3实验结果与讨论 10
3.1 制备参数对样品形貌的影响（SEM分析） 10
3.2 能谱分析 12
3.3 电化学性能测试 16
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
1 引言
能源危机和环境污染是当前世界所面临着的两大难题。三次科技革命不仅是人类文明史上的巨大飞跃，同时也是人类世界经济上的飞跃。人们开始发掘和利用煤、石油、天然气等化石能源，并且以此来发展和壮大自己的国家。人们对物质世界快速发展的需求越来越大，导致化石能源的开采越来越多，但另一方面由于化石能源的不可再生性，其储量急剧减少甚至接近枯竭。据资料显示，世界所剩下的能源储量为：石油够人类使用40年，天然气55年，煤炭152年。除此之外，化石燃料的燃烧极大地破坏了人类的生存环境，污染现象日趋严重，如今，酸雨和温室效应越来越严重，臭氧层的破坏陷入了恶性循环，直接表现在南北极的气候越来越差，南极部分地区甚至已经开始长青苔。
多年来，如何使用更加绿色环保且效率高的新能源来取代化石能源这个问题一直困扰着世界各个国家。目前已经发现的高潜力高效率 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的新能源是太阳能风能和燃料电池等能源。燃料电池的原料价格低廉结构简单，使用效果很好并且其污染性几乎为零，这些优点使得燃料电池更加具有研究价值[1]。其中直接甲醇燃料电池作为直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇为燃料的发电装置，吸引了很多人对其进行研究，距今为止已经被引入到很多重要领域，包括医疗和军事等[2]。
1.1 直接甲醇燃料电池简介
1.1.1 燃料电池的发展及分类
目前人们已经寻找和开发出了很多效率高的新能源来逐步取代日常生活中需要用到的化石能源，燃料电池(Fuel Cell, FC)就是其中之一，燃料电池从原料到使用结束都十分的绿色环保，其研究史距今已近160年。十九世纪中期，英国人格洛夫(Grove)，用铂黑作为电极催化剂，点亮了伦敦讲演厅的照明灯，这是世界上第一个燃料电池。20年后，英国剑桥大学的一位学者通过在高压的条件下制造出了能够投入实际使用的燃料电池，这项成果对19世纪在燃料电池方面的研究有重要意义[3]。到了60 年代，美国航天技术中心(NASA)成功地将这种电池应用在阿波罗( Apollo)登月飞船上，航空航天技术方面开始大量的使用燃料电池。实际上，世界航空航天、军事技术等高科技领域自美国成果应用燃料电池后便也开始将这项技术投入使用，并开始了更为广泛的研究。近年来，人们的生活环境和生活条件越来越好，在这种大好的形势下，人们的寻求和要就也越来越高，燃料电池已逐步成为全球能源化工领域科技研究的热点。
燃料电池可依据其电解质类型、所用燃料的种类和工作温度来进行分类。按照电解质类型可以将燃料电池分为：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、直接醇类燃料电池(DAFC)、碱性燃料电池(AFC) 、固体氧化物燃料电池(SOFC)、磷酸燃料电池(PAFC) 和质子交换膜燃料电池(PEMFC)等五类[4]；按燃料来源，燃料电池可分为：直接式燃料电池(如直接甲醇燃料电池)、间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类燃料电池；按照工作温度。燃料电池可分为低温燃料电池(低于100度)；中温燃料电池(100 300度)；高温燃料电池(600 1000度)。
1.1.2 直接甲醇燃料电池的发展状况
由于甲醇分子结构简单，分子中不含 C C 键，且在低温下的反应活性较高，当人们刚开始接触直接醇类燃料电池(DAFC)电池时，所做的大部分研究内容一般都是直接采用甲醇作为燃料，即直接甲醇燃料电池[5]。
人们很早就开始对直接甲醇燃料电池进行了研究，并且也在很早的时候就制出了这种电池的样机，大约是在20世纪50年代，但是那个年代不仅知识理论体系不够成熟，所能应用到的技术和材料也很有限，所以制出直接甲醇燃料电池的样机后，对其的研究工作寥寥无几。直到上个世纪的90年代以来，因为前有质子交换膜燃料电池被研制成功，后有各种用质子交换膜燃料电池作为动力来源的电器大量的投于使用，对于直接甲醇燃料电池的研究才又被提上议程。研究过程中人们发现直接甲醇燃料电池不仅仅有极高的效率，而且十分的绿色环保，这对于生活条件的追求逐渐提高的现代社会来说无疑是一个好消息。于是世界各个发达国家开始对这项研究投入大量的人才研究，站在新能源开发前端的各大公司也开始加大投资力度来支持对这种电池的研究，自此掀起了研究直接甲醇燃料电池的热潮[67]。
1.1.3 直接甲醇燃料电池的工作原理
电池的工作原理如图 1 1所示：电池的燃料一般采用甲醇溶液或甲醇水蒸气，首先将燃料送至阳极，甲醇在这里被电解且被氧化，生成CO2，这时候H+和e 跑出来，e 从阳极到达阴极的路线是沿着外电路流过负载，最后到达阴极。这时候，H+也达到了阴极，这是由于H+在电解质中可以移动，由此传至阴极。阴极上，H+ 和e 与O发生反应并将O还原成水。H+ 和e 经过上述反应的重复发生，产生大量的消耗[8]。
图11 直接醇类燃料电池原理图
①质子交换膜 ②催化层 ③扩散层 ④极板流场
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/504.html
