直接尿素燃料电池(DUFC)是一种利用尿素发电的新型燃料电池,在能源可持续发展方面具有巨大的潜力。但是尿素燃料电池的性能还不足以和其他类型的燃料电池相比,因为阳极氧化反应是一个六电子转移过程;动力学缓慢。目前研究的重点是开发高效的尿素电氧化阳极催化剂。人们发现非贵金属镍催化剂对尿素的氧化具有较好的催化性能,但是存在尿素氧化起始电位高、稳定性差、电流密度小等缺点,因此不同镍基催化剂材料被制备来提高尿素氧化的动力学。本文旨在通过简单的水热、煅烧的方法制备镍基复合纳米催化剂,引入价格相对便宜的铁、钴、钼元素来提高尿素氧化的性能。利用双金属之间的协同效应提高镍基催化剂对尿素氧化的催化性能,具体包括以下三个部分:1.棒状镍铁氧化物催化尿素电氧化。镍铁氧化物的制备方法是先通过一步水热法合成前驱体,然后在管式炉中煅烧。利用粉末X射线衍射仪、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等物理表征来研究合成催化剂的结构、形貌和表面组成。通过循环伏安、电化学阻抗等电化学表征的手段来研究催化剂对尿素氧化的催化性能。并且通过改变前驱体中镍铁的摩尔比来调节催化剂的催化活性,结果表明NiO/Fe2O3/FeNi3-2相比于NiO/Fe2O3/FeNi3-1和NiO/Fe2O3/FeNi3-3具有最好的尿素氧化催化活性,在碱性溶液中尿素氧化反应的最大电流密度能达到36.6 mA cm-2,起始电位约为265.3 mV vs.SCE。2.棒状镍钴氧化物催化尿素电氧化。镍钴氧化物的制备首先通过水热的方法合成前驱体材料,然后在管式炉中锻烧的方法制备催化剂。利用粉末X射线衍射仪、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等物理表征的手段对催化剂的结构、形貌和化学组成进行研究。尿素氧化的催化性能和动力学分析通过循环伏安、电化学阻抗谱得到。尿素的催化能力通过改变不同镍钴前驱体的比例来调节(Ni/Co摩尔比为1:1,1:2,1:3)。由Ni/Co摩尔比为1:2制备得到的纯相NiCo2O4催化剂对尿素氧化的最大电流密度可达65.7 mA cm-2,起始电位约为 0.22V vs.SCE。3.棒状镍钼氧化物催化尿素电氧化。镍钼氧化物纳米棒通过不同镍钼前驱体的比制得,它的结晶结构、形态以及表面元素组成通过粉末X射线衍射仪、拉曼光谱、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱来表征。尿素氧化的催化性能和动力学分析通过测试循环伏安、计时电流以及电化学阻抗谱得到。尿素被镍钼氧化物催化的过程是一个电化学-化学反应机理,也是就在高电位下发生NiOOH/Ni(OH)2的氧化还原。尿素的催化能力通过改变不同镍钼前驱体的比例来调节,并且NiMoO4-C(镍钼摩尔比为2:1)的催化剂材料具有快速的动力学、较小的电荷转移电阻以及较低的塔菲尔斜率,因此它对尿素的氧化具有最好的催化性能。其理想的电催化活性、稳定性和对尿素氧化的耐久性表明其在可持续能源技术和减轻水污染方面具有广阔的应用前景。