电化学沉积cuag二元催化剂及其对甲醇的催化性能
本文以简单的电化学沉积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，还原剂以及沉积电位的影响有银铜离子比为4 : 1时，得到的产物形貌呈现树枝状,加入水合肼还原后，产物的颗粒变得更小、且分布更加均匀，还原前产物中含有少量碳、氧等杂质，而还原后的产物中氧含量大大减小；沉积电位的改变对产物形貌影响较小。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，并且沉积电位在- 0.6 V时所得到的产品，催化性能较好。 关键词 Cu-Ag合金，电化学沉积，催化性能，甲醇
目 录
1 引言 1
1.1 燃料电池 2
1.2 甲醇燃料电池 4
1.3 二元金属材料 6
1.4 选题目的及意义 7
2 实验部分 8
2.1 主要试剂及仪器设备 8
2.2 实验步骤 9
2.3 三废处理 11
3 结果与讨论 12
3.1 能谱分析 12
3.2 样品形貌的研究 18
3.3 CuAg二元催化剂催化性能测试 20
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
当今社会，随着人口的迅速增长，人们对能源的需求也在急剧增加。然而地球上的资源总量是不变的，上个世纪至今人们大规模应用的传统矿物能源已经开始加速枯竭，全球整体储备含量迅速减少，这种情况已经成为了大家的共识，对于资源的供应不足已经成为了全球面临的重大问题。除此之外，在全球经济快速发展的同时，能源的危机到来的同时也带来了环境的污染，寻求能够符合可持续发展，环境友好型的能源或是更加有效地能源利用方式成为了本世纪能够解决当今社会两大问题的重要突破口，这对于像我国这样的发展中国家尤为重要。人类社会希望要达到能够持续发展的生活标准，那就必须解决能源所带来的一系列困扰，因为能源限制着人类社会的生存，推动着人类社会的快速发展，所以现代科学都以促进解决能源问题为第一奋斗目标。在这样的大环境下，新型能源例如 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
风能，太阳能，潮汐能，核能等正在逐渐提高在全球发电量的百分比，这些新型能源都是将这些能源转变为电能，然后再供给给外界。但是这些新型能源都有各自的缺陷，就像风能、光能这样的自然界天然能源具有不能够人为控制，能源提供不稳定，随机性强等特点[1]。就是因为这些特点，所以造成了这些新型能源发电功率难以得到平稳，对外发电得不到有效保证，是阻碍这些自然能源取代传统能源成为全球主要能源供给方式的重大缺陷与障碍，只能作为辅助能源补充利用。
除了以上举出的新能源之外，燃料电池也是现在万众瞩目的一种解决方案，燃料电池属于将化学能转变为电能，由于没有运动部件，所有反应均在内部进行，所以能量转换效率很高，比功率相对其他能源方式也很突出[2]。并且对外红外辐射很低，基本不对外界造成影响，而不产生有毒物质，属于环境友好型新能源。对于人们的日常生活来说，燃料电池体积小，发电时比较安静，反应原理简单易懂，工作可靠性高，便于人们日常应用。正因如此，全球都将燃料电池视作可以解决环境与能源短缺问题的首选解决方案。近几年燃料电池的发展也恰恰证明了它的可行性。燃料电池作为空间电池，已经在国家军工企业中得到了广泛应用，例如航天飞机等，以及各种应急电源和不间断电源以及分散式电站的实际运行都证明了燃料电池的高度安全可靠性[3]。在民用方面也已经应用到了汽车，电站及便携式电源等设备上。
但继续压低成本，延长使用寿命仍然是燃料电池能够扩大商业化面临的瓶颈问题。而甲醇燃料电池又是燃料电池中较为出众的一种，为了提高甲醇燃料电池的效率，人们普遍用贵金属来催化甲醇燃料电池，如Pt等[4]，为了进一步降低成本，本实验拟用电化学法制备二元CuAg金属材料，利用其催化性能，尝试代替贵金属对甲醇燃料电池进行催化。
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池的发展
燃料电池从最开始进入人们的生活到现在已经经过了一百多年了，特别是在近二十年以来，燃料电池的性能，运用方式都得到了极大的进步，在现代社会，燃料电池能够根据应用方法的不同而储备不同的技术手段，是燃料电池能够在众多新能源中脱颖而出从而迅速发展的重要基础[5]。同时，燃料电池也被美国《时代》杂志评为21世纪影响人类生活的“十大科技”之一，属于新世纪的尖端技术行业。
1.1.2 燃料电池的原理
燃料电池的构成与一般的电池基本相同，燃料电池说到底其实就是一种电化学装置，虽然叫做燃料电池，但实际上这种装置并不需要燃烧来将燃料的化学能转化为电能，理论上这种装置通过燃料电池内部的氧化还原反应可以百分百将能量完全转换，是一种高效率的能量转换器，图1.1为燃料电池的结构示意图。料电池也有正负两个电极，它的正极是氧化剂电极，负极是燃料电极，除此之外燃料电池还有电解质的存在。与一般电池不同，燃料电池的两极只是催化转换原件，而一般电池的内部都储存有活性物质，因此燃料电池的电池容量要远远大于一般的电池。因为在燃料电池工作时，燃料由外部供给，并不是保存在电池内部，所以理论上只要燃料能够源源不断的进入电池反应，燃料电池就能持续使用，对外供电。
图1.1 燃料电池示意图
一节燃料电池由阴极，阳极以及电解质隔膜构成。燃料电池如果要完成一个完整的反应，就要从阳极进入燃料，使得氧化剂在阴极被还原。燃料电池的电解质通常做成电解质板，形成离子导电体。两侧分别配置阴极和阳极，以及两侧气体流动路线构成。气体流动路线是燃料气体以及空气或其他氧化剂气体流通的路线。被分隔的燃料和氧化剂通过电解质板进行离子交换。
然而一个燃料电池想要真正的工作起来，还需要一套完整的系统来辅助它运行，使燃料进入电池的供给系统，对电池进行降温的散热系统，排除反应生成物（一般是水）的排水系统，控制电池工作反应程度的电性能控制系统以及安全装置等。
目 录
1 引言 1
1.1 燃料电池 2
1.2 甲醇燃料电池 4
1.3 二元金属材料 6
1.4 选题目的及意义 7
2 实验部分 8
2.1 主要试剂及仪器设备 8
2.2 实验步骤 9
2.3 三废处理 11
3 结果与讨论 12
3.1 能谱分析 12
3.2 样品形貌的研究 18
3.3 CuAg二元催化剂催化性能测试 20
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
当今社会，随着人口的迅速增长，人们对能源的需求也在急剧增加。然而地球上的资源总量是不变的，上个世纪至今人们大规模应用的传统矿物能源已经开始加速枯竭，全球整体储备含量迅速减少，这种情况已经成为了大家的共识，对于资源的供应不足已经成为了全球面临的重大问题。除此之外，在全球经济快速发展的同时，能源的危机到来的同时也带来了环境的污染，寻求能够符合可持续发展，环境友好型的能源或是更加有效地能源利用方式成为了本世纪能够解决当今社会两大问题的重要突破口，这对于像我国这样的发展中国家尤为重要。人类社会希望要达到能够持续发展的生活标准，那就必须解决能源所带来的一系列困扰，因为能源限制着人类社会的生存，推动着人类社会的快速发展，所以现代科学都以促进解决能源问题为第一奋斗目标。在这样的大环境下，新型能源例如 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
风能，太阳能，潮汐能，核能等正在逐渐提高在全球发电量的百分比，这些新型能源都是将这些能源转变为电能，然后再供给给外界。但是这些新型能源都有各自的缺陷，就像风能、光能这样的自然界天然能源具有不能够人为控制，能源提供不稳定，随机性强等特点[1]。就是因为这些特点，所以造成了这些新型能源发电功率难以得到平稳，对外发电得不到有效保证，是阻碍这些自然能源取代传统能源成为全球主要能源供给方式的重大缺陷与障碍，只能作为辅助能源补充利用。
除了以上举出的新能源之外，燃料电池也是现在万众瞩目的一种解决方案，燃料电池属于将化学能转变为电能，由于没有运动部件，所有反应均在内部进行，所以能量转换效率很高，比功率相对其他能源方式也很突出[2]。并且对外红外辐射很低，基本不对外界造成影响，而不产生有毒物质，属于环境友好型新能源。对于人们的日常生活来说，燃料电池体积小，发电时比较安静，反应原理简单易懂，工作可靠性高，便于人们日常应用。正因如此，全球都将燃料电池视作可以解决环境与能源短缺问题的首选解决方案。近几年燃料电池的发展也恰恰证明了它的可行性。燃料电池作为空间电池，已经在国家军工企业中得到了广泛应用，例如航天飞机等，以及各种应急电源和不间断电源以及分散式电站的实际运行都证明了燃料电池的高度安全可靠性[3]。在民用方面也已经应用到了汽车，电站及便携式电源等设备上。
但继续压低成本，延长使用寿命仍然是燃料电池能够扩大商业化面临的瓶颈问题。而甲醇燃料电池又是燃料电池中较为出众的一种，为了提高甲醇燃料电池的效率，人们普遍用贵金属来催化甲醇燃料电池，如Pt等[4]，为了进一步降低成本，本实验拟用电化学法制备二元CuAg金属材料，利用其催化性能，尝试代替贵金属对甲醇燃料电池进行催化。
1.1 燃料电池
1.1.1 燃料电池的发展
燃料电池从最开始进入人们的生活到现在已经经过了一百多年了，特别是在近二十年以来，燃料电池的性能，运用方式都得到了极大的进步，在现代社会，燃料电池能够根据应用方法的不同而储备不同的技术手段，是燃料电池能够在众多新能源中脱颖而出从而迅速发展的重要基础[5]。同时，燃料电池也被美国《时代》杂志评为21世纪影响人类生活的“十大科技”之一，属于新世纪的尖端技术行业。
1.1.2 燃料电池的原理
燃料电池的构成与一般的电池基本相同，燃料电池说到底其实就是一种电化学装置，虽然叫做燃料电池，但实际上这种装置并不需要燃烧来将燃料的化学能转化为电能，理论上这种装置通过燃料电池内部的氧化还原反应可以百分百将能量完全转换，是一种高效率的能量转换器，图1.1为燃料电池的结构示意图。料电池也有正负两个电极，它的正极是氧化剂电极，负极是燃料电极，除此之外燃料电池还有电解质的存在。与一般电池不同，燃料电池的两极只是催化转换原件，而一般电池的内部都储存有活性物质，因此燃料电池的电池容量要远远大于一般的电池。因为在燃料电池工作时，燃料由外部供给，并不是保存在电池内部，所以理论上只要燃料能够源源不断的进入电池反应，燃料电池就能持续使用，对外供电。
图1.1 燃料电池示意图
一节燃料电池由阴极，阳极以及电解质隔膜构成。燃料电池如果要完成一个完整的反应，就要从阳极进入燃料，使得氧化剂在阴极被还原。燃料电池的电解质通常做成电解质板，形成离子导电体。两侧分别配置阴极和阳极，以及两侧气体流动路线构成。气体流动路线是燃料气体以及空气或其他氧化剂气体流通的路线。被分隔的燃料和氧化剂通过电解质板进行离子交换。
然而一个燃料电池想要真正的工作起来，还需要一套完整的系统来辅助它运行，使燃料进入电池的供给系统，对电池进行降温的散热系统，排除反应生成物（一般是水）的排水系统，控制电池工作反应程度的电性能控制系统以及安全装置等。
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