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环境中的氨及其衍生物如尿素、氨基酸等是一类常见的含氮污染物。生物法处理含氮废水是一传统的方法、有一定的经济性,但周期长、受C/N比和浓度限制等缺点,且消耗大量能量。电化学方法直接提供电能达到氧化分解目的,可以有效地、快速处理,但是高昂的成本限制了电化学方法的大规模运用。事实上,含氮废水中含有化学能,在合适的催化剂作用下,尿素、氨基酸和氨可以发生氧化反应,产生氮气并释放电子。通过电化学体系氨和其衍生物转化为电能或氢能,这样在处理了污染物的同时回收了能源,即污染物的能源化处理。本论文组装了以含氮化合物为燃料的电对燃料电池,将储存在其中的电能直接予以提取。高效稳定的阳极催化剂是电化学体系的关键之一,研究制备了非贵金属Ni/C、NiCo/C、NiCu双金属和NiCu氢氧化物纳米线催化剂取代传统的易中毒的贵金属铂基阳极催化剂。利用电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、电化学测试等手段对催化剂进行表征,构建了阴离子交换膜燃料电池体系,成功地以尿素(尿液)、氨基酸作为电子供体在阳极自发地发生氧化反应,并以氧气、六价铬作为电子受体在阴极进行还原反应,从而将蕴含的化学能直接转化为电能的同时降解污染物。尿素电池在Ni/C和NiCo/C阳极催化剂作用下分别获得了 1.4 mW cm-2和2.0 mW cm-2的最大功率密度。氨基酸电池在阳极催化剂Ni/C和NiCo/C作用下分别获得了 1.9 mW cm-2和3.0 mW cm-2的最大功率密度。在尿液-六价铬两种污染物组成的燃料电池中,得到了 3.4 W m-2的最大功率密度和1.3 V的开路电压,尿液中的TOC和TN去除率分别为79.2%和78.4%,同时阴极液中Cr(Ⅵ)的去除率达到了 93%。电化学表征证明NiCu双金属催化剂和NiCu氢氧化物纳米线催化剂相比于Ni和贵金属Pt基催化剂具有更好的催化活性和稳定性,有助于解决氨电氧化技术中阳极催化剂的问题。实验证明,非贵金属的纳米Ni基催化剂可以很好地作为尿素、氨基酸和氨电化学氧化反应的阳极催化剂,处理废水同时回收能源,这一方法有望成为污染物处理的一种新技术。此外,尿素、氨基酸和氨是储氢能源物质,可以利用富余的电能进行人工合成,再在需要时通过这一电化学体系产电,将是一个新型的化学储能途径。