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自从人类使用化石燃料以来，大气中的二氧化碳浓度逐年增加，随之而来的是温室效应。目前，温室效应已经成为了一个世界性的气候问题。二氧化碳减排一直是受国际社会广泛关注的焦点，其中二氧化碳制甲醇更是受到学术界的青睐，其被认为是最有前景的二氧化碳减排手段。而围绕制备高性能的二氧化碳制甲醇催化剂自然成为了科研人员的着重研究方向。
本文以氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和氨改性氧化石墨烯（NGO）等碳材料为载体制备了一系列催化剂。首先，以石墨为原料，利用Hummers法在强氧化剂（高锰酸钾）和强酸（硫酸）条件下对石墨进行氧化处理，得到GO。再用抗坏血酸和氨水对GO进行还原和改性处理，得到rGO和NGO载体。以GO、rGO和NGO为载体，用浸渍法分别负载Cu、Ni单金属和Cu-Ni双金属，再在300℃、N2∶H2=95%∶5%条件下进行还原处理，最终得到催化剂。采用FTIR、Raman、XRD、TG-DSC联用、XPS、SEM和TEM等分析手段对催化剂进行表征。分析了不同载体、负载金属不同的催化剂的表面性质和结构，还分析了其对二氧化碳活化性能。
以GO为载体的催化剂，由于载体是被强氧化剂氧化所制得，故载体上有大量的含氧官能团，这些官能团会对载体造成缺陷。通过XRD和XPS表征结果可知，催化剂经过高温还原后，负载的Cu2+被还原为Cu+，以氧化物（CuO）的形式存在。而负载的Ni2+没有被氧化，也是以氧化物的形式存在。TEM表征结果表明，Ni元素在载体上不易形成颗粒，具有高度分散性，Cu元素易形成颗粒。CuNi-GO中大部分颗粒尺寸小于100nm，但是部分小颗粒会在高温下烧结，团聚成尺寸较大的颗粒。Cu-GO上Cu颗粒的尺寸小于CuNi-GO，且分布较CuNi-GO均匀。当负载Cu-Ni双金属与负载Cu单金属相比，Ni表现出对Cu2+还原的促进作用，但添加Ni元素会导致颗粒发生团聚现象。
rGO的FTIR表征结果显示，经过抗坏血酸还原处理后，表面的含氧官能团数量明显减少。拉曼结果显示，rGO的有序度比GO小。以rGO为载体的催化剂的XRD和XPS表征结果显示，负载的Cu2+被还原为了Cu+和Cu0，分别以CuO和金属铜的形式存在。Cu-rGO中42.1%的铜被还原，而同时负载Ni元素后，CuNi-rGO中被还原的铜的量增加到49.9%。与rGO载体催化剂不一样的是，CuNi-rGO中的Ni元素会形成颗粒，而Ni-rGO中的Ni元素具有高度的分散性。CuNi-rGO中颗粒的尺寸小于CuNi-GO中颗粒的尺寸，且没有发生团聚现象，但Cu-rGO中的颗粒却发生了团聚现象，这与CuNi-GO发生团聚而Cu-GO没发生团聚的结果相反。
在经过氨改性处理的催化剂中，官能团的数量与以GO为载体的催化剂相比明显减少，氨改性后，NGO的有序度与GO相比没有太大变化。XRD和XPS表征结果显示，NGO载体上负载的Cu2+被还原为了Cu+和Cu0，分别以Cu2O和金属铜的形式存在。CuNi-NGO中被还原的铜为39.9%，而Cu-NGO中被还原的铜为49.5%，明显高于CuNi-NGO。这个结果与GO和rGO负载Cu-Ni双金属和Cu单金属的结果相反。CuNi-NGO和Cu-NGO中的大部分颗粒尺寸都小于100nm，没有团聚现象的发生。CuNi-NGO中的颗粒表现为片状，而Cu-NGO中的颗粒表现为空心球状。Ni元素均匀的分布在载体上，没有形成颗粒。
在催化剂对CO2活化的测试中，只有CuNi-rGO和CuNi-NGO表现出对CO2有活化作用，其他的均没有活化作用，通过Ozawa法计算得到CuNi-rGO和CuNi-NGO活化CO2的活化能分别为471.86和490.48kJ·mol-1。
本文以氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和氨改性氧化石墨烯（NGO）等碳材料为载体制备了一系列催化剂。首先，以石墨为原料，利用Hummers法在强氧化剂（高锰酸钾）和强酸（硫酸）条件下对石墨进行氧化处理，得到GO。再用抗坏血酸和氨水对GO进行还原和改性处理，得到rGO和NGO载体。以GO、rGO和NGO为载体，用浸渍法分别负载Cu、Ni单金属和Cu-Ni双金属，再在300℃、N2∶H2=95%∶5%条件下进行还原处理，最终得到催化剂。采用FTIR、Raman、XRD、TG-DSC联用、XPS、SEM和TEM等分析手段对催化剂进行表征。分析了不同载体、负载金属不同的催化剂的表面性质和结构，还分析了其对二氧化碳活化性能。
以GO为载体的催化剂，由于载体是被强氧化剂氧化所制得，故载体上有大量的含氧官能团，这些官能团会对载体造成缺陷。通过XRD和XPS表征结果可知，催化剂经过高温还原后，负载的Cu2+被还原为Cu+，以氧化物（CuO）的形式存在。而负载的Ni2+没有被氧化，也是以氧化物的形式存在。TEM表征结果表明，Ni元素在载体上不易形成颗粒，具有高度分散性，Cu元素易形成颗粒。CuNi-GO中大部分颗粒尺寸小于100nm，但是部分小颗粒会在高温下烧结，团聚成尺寸较大的颗粒。Cu-GO上Cu颗粒的尺寸小于CuNi-GO，且分布较CuNi-GO均匀。当负载Cu-Ni双金属与负载Cu单金属相比，Ni表现出对Cu2+还原的促进作用，但添加Ni元素会导致颗粒发生团聚现象。
rGO的FTIR表征结果显示，经过抗坏血酸还原处理后，表面的含氧官能团数量明显减少。拉曼结果显示，rGO的有序度比GO小。以rGO为载体的催化剂的XRD和XPS表征结果显示，负载的Cu2+被还原为了Cu+和Cu0，分别以CuO和金属铜的形式存在。Cu-rGO中42.1%的铜被还原，而同时负载Ni元素后，CuNi-rGO中被还原的铜的量增加到49.9%。与rGO载体催化剂不一样的是，CuNi-rGO中的Ni元素会形成颗粒，而Ni-rGO中的Ni元素具有高度的分散性。CuNi-rGO中颗粒的尺寸小于CuNi-GO中颗粒的尺寸，且没有发生团聚现象，但Cu-rGO中的颗粒却发生了团聚现象，这与CuNi-GO发生团聚而Cu-GO没发生团聚的结果相反。
在经过氨改性处理的催化剂中，官能团的数量与以GO为载体的催化剂相比明显减少，氨改性后，NGO的有序度与GO相比没有太大变化。XRD和XPS表征结果显示，NGO载体上负载的Cu2+被还原为了Cu+和Cu0，分别以Cu2O和金属铜的形式存在。CuNi-NGO中被还原的铜为39.9%，而Cu-NGO中被还原的铜为49.5%，明显高于CuNi-NGO。这个结果与GO和rGO负载Cu-Ni双金属和Cu单金属的结果相反。CuNi-NGO和Cu-NGO中的大部分颗粒尺寸都小于100nm，没有团聚现象的发生。CuNi-NGO中的颗粒表现为片状，而Cu-NGO中的颗粒表现为空心球状。Ni元素均匀的分布在载体上，没有形成颗粒。
在催化剂对CO2活化的测试中，只有CuNi-rGO和CuNi-NGO表现出对CO2有活化作用，其他的均没有活化作用，通过Ozawa法计算得到CuNi-rGO和CuNi-NGO活化CO2的活化能分别为471.86和490.48kJ·mol-1。