一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，特別是非晶納米晶復(fù)合鍍層、電極材料的制備技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能源作為理想的二次能源自上世紀(jì)八十年代得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，美國、日本、德國和我國已經(jīng)將氫能源應(yīng)用于汽車行業(yè)，而獲得氫氣的主要制備方法是電解水制氫。但電解水制氫過程中，由于槽壓高、能耗大、成本高限制了電解水制氫的應(yīng)用與發(fā)展。因此尋找低能耗、低成本的電極材料成為本世紀(jì)科技工作者共同關(guān)注的熱點(diǎn)，因為它對于氯堿工業(yè)、氫能源以及太陽能利用都非常重要。目前所研究的具有低析氫過電位和高催化活性的金屬中，鈀基材料因其價格昂貴而不能得以推廣使用，由此過渡族金屬元素具有的析氫活性引起科技者的共同關(guān)注。在所報道的具有低析氫過電位的金屬-金屬陰極材料中，N1-Mo二元合金表現(xiàn)為最低的析氫過電位和高的催化活性，這主要?dú)w因于材料較高的粗糙度因子、多孔結(jié)構(gòu)及較高比例的表面原子(即比表面積大)并且表面能高等因素，這能有效地降低電極表面氫原子的吸附活化能，降低槽壓和能耗。
[0003]用電沉積法在制備新材料方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用。納米晶粒相當(dāng)細(xì)小，晶界和晶格缺陷數(shù)量較多，形成的合金具有較高的表面自由能和較多的反應(yīng)活性中心，具有極佳的材料性能。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)合金具有較多的活性中心，但其脆性較大、易轉(zhuǎn)化影響了其使用性能。N1-Mo合金研究表明，酸性溶液條件下獲得的N1-Mo合金內(nèi)裂紋較多，與基底的結(jié)合力較弱，當(dāng)沉積層中的Mo/Ni為0.35時，材料具有較好的表觀活性；且當(dāng)鍍層中Mo含量大于25at.%時,合金為非晶態(tài)結(jié)構(gòu),表面形貌表觀為“磨燕”或“細(xì)砂”狀，比表面積相對較大。
[0004]為了解決酸性溶液條件下所存在的問題，充分利用非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的化學(xué)活性和納米晶的小尺寸效應(yīng)，解決非晶態(tài)合金和納米晶合金存在的問題，保持合金電極良好的電催化性能和提高電極的抗停電能力，本發(fā)明在堿性環(huán)境中，采用電鍍方法獲得一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的目的是制備一種非晶納米晶Ni_Mo23.36復(fù)合鍍層電極。當(dāng)該電極在電解水、冶金工業(yè)、氯堿工業(yè)的電解槽中使用時，可有效降低槽壓和電解能耗；降低原料成本；提聞電極的反應(yīng)活性，有效提聞電解效率。
[0006]為達(dá)到上述效果，力求制備方法簡單，性價比高，本發(fā)明主要采用簡單易控的穩(wěn)壓直流電沉積技術(shù)，鍍液溫度為室溫，控制制備工藝參數(shù)在允許的誤差范圍內(nèi)，鍍液pH值9.5-10.0，控制鍍液離子濃度不變，實現(xiàn)非晶納米晶N1-Mo復(fù)合鍍層電極的電沉積。
[0007]優(yōu)選的，力求方法簡單，采用簡單易控的電沉積技術(shù)；
[0008]優(yōu)選的，采用電子分析天平稱量堿式碳酸鎳NiCO3.2Ni (OH)2.4H2048g.Γ1 (以Ni 計，彡 44.0 % ),鑰酸鈉 Na2MoO4.2H2012g.Li ^ 99.0 % ),醋酸鈉Na3C6H507.H2050g.L—1 (彡 99.0% )，硼酸 H3B0318g.L—1 (彡 99.5% )，首先配置成溶液，力口熱至溫度60°C，連續(xù)攪拌48小時；
[0009]優(yōu)選的，將上述溶液冷卻至室溫，添加十二烷基硫酸鈉C12H25NaO4S0.3g.Γ1連續(xù)攪拌24小時，直至泡沫消失；
[0010]優(yōu)選的，在上述溶液中添加抗壞血栓C6H8O6L Og.Γ1攪拌12小時；
[0011]優(yōu)選的，在上述溶液中添加氯化銨NH4C15g.L—H ^ 99.5 % )，細(xì)化劑糖精2.4g.L-1O 99.0% )，連續(xù)攪拌 24 小時；
[0012]優(yōu)選的，利用NaOH 14g.L—1+氨水NH3溶液將上述溶液調(diào)節(jié)pH值至9.5?10.0 ;
[0013]優(yōu)選的，室溫條件下，利用直流穩(wěn)壓電源控制電流密度5.0-6.0A.dm_2，開始施鍍，可獲得非晶納米晶NJ-Mo23.36復(fù)合鍍層電極。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0015]圖1為本發(fā)明一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極表面掃描電鏡圖；
[0016]圖2為該復(fù)合鍍層的成分能譜圖；
[0017]圖3為該復(fù)合鍍層的X射線衍射圖譜；
[0018]圖4為該復(fù)合鍍層的透射電鏡圖。
[0019]具體分析過程
[0020]本發(fā)明一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，采用電沉積技術(shù)獲得了一種非晶納米晶沉積層。由圖1可以看出，沉積層的表面布滿了大小分布相對均勻的“砂狀”或“蘑菇狀”細(xì)小顆粒，結(jié)合鍍液成分和圖2該鍍層的電子成分能譜圖可以看出，該沉積層成分為N1-Mo合金。根據(jù)能譜分析的結(jié)果可知，該鍍層內(nèi)Mo的原子成分含量約為23.36%。圖3為該鍍層的X射線衍射圖譜。由圖3可見，該鍍層的衍射峰在2 Θ?45°附近有一強(qiáng)烈的衍射峰，其他位置無明顯的晶態(tài)衍射峰；在2 Θ ^ 50°、2Θ 一 75。、2Θ ^ 91°均呈“饅頭狀”漫衍射狀態(tài)，表明該鍍層呈現(xiàn)非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)圖譜分析，衍射圖出現(xiàn)了 Ni的衍射峰，非晶態(tài)不具備晶體的基本特征，沒有符合布拉格衍射的界面，不會形成衍射峰。圖4為該復(fù)合鍍層的透射電鏡圖。從明場像可以看出，鍍層內(nèi)為無規(guī)則的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)和具有邊界的塊狀結(jié)構(gòu)組成，呈現(xiàn)明顯的雜亂無章結(jié)構(gòu)分布。右上角電鏡衍射發(fā)現(xiàn)具有晶體亮點(diǎn)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合鍍層的現(xiàn)代表征方式和現(xiàn)代測試結(jié)果表明，該鍍層結(jié)構(gòu)為非晶態(tài)與納米晶復(fù)合結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，本發(fā)明的組成為:堿式碳酸鎳 NiCO3.2Ni (OH)2.4H2048g.L—H 以 Ni 計，彡 44.0 % ),鑰酸鈉Na2MoO4.2H2012g.L—1 (彡 99.0 % )，醋酸鈉 Na3C6H5O7.H2050g.U1 ( ^ 99.0%),硼酸H3B0318g ^ 99.5% )，氯化銨 NH4Cl5g.Γ1 ( ^ 99.5% )，糖精 2.4g*L_1( ^ 99.0% ),十二烷基硫酸鈉C12H25NaO4S0.3g.?Λ抗壞血栓C6H8O6L Og.L'工藝條件:ρΗ = 9.5?10.0，穩(wěn)壓直流電源控制電流密度為5.0-6.0A.dm_2，溫度為室溫，沉積時間為60min。2.如權(quán)利要求1所述的一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，采用穩(wěn)壓直流電沉積技術(shù)進(jìn)行制備。3.如權(quán)利要求1所述的一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，其特征在于:堿式碳酸鎳NiCO3.2Ni (OH)2.4H2048g.L—1 (以Ni計，彡44.0 % )，鑰酸鈉Na2MoO4.2H2012g.L—1 (彡 99.0 % )，醋酸鈉 Na3C6H5O7.H2050g.U1 ( ^ 99.0%),硼酸H3B0318g.L-1O 99.5% )，首先配置成溶液，加熱至溫度60°C，連續(xù)攪拌48小時。4.如權(quán)利要求3所述的鍍液，冷卻至室溫，添加十二烷基硫酸鈉C12H25NaO4S0.3g -Γ1連續(xù)攪拌24小時，直至泡沫消失。5.如權(quán)利要求3和4所述的鍍液，添加抗壞血栓C6H8O6LOg.Γ1攪拌12小時。6.如權(quán)利要求3和4和5所述的一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，其特征在于:添加氯化銨NH4Cl5g.L—1 ( ^ 99.5% ),細(xì)化劑糖精2.4g.L-1 (彡99.0% )，連續(xù)攪拌24小時。7.如權(quán)利要求1所述的一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，采用NaOH14g?Γ1+氨水NH3溶液調(diào)節(jié)pH值至9.5?10.0。8.如權(quán)利要求1所述的一種非晶納米晶復(fù)合鍍層電極的制備工藝，室溫條件下，穩(wěn)壓直流電源控制電流密度5.0-6.0A.dm_2，開始施鍍，可獲得非晶納米晶N1-Mo23.36復(fù)合鍍層電極。
【專利摘要】本發(fā)明的目的是制備一種非晶納米晶Ni-Mo復(fù)合鍍層電極。當(dāng)該鍍層電極在電解水、冶金工業(yè)、氯堿工業(yè)中使用時，可有效降低槽壓和電解能耗；降低原料成本；提高電極的反應(yīng)活性，有效提高電解效率。為達(dá)到上述效果，力求制備方法簡單，性價比高，本發(fā)明主要采用簡單易控的電沉積技術(shù)，鍍液溫度為室溫，鍍液pH值9.5-10.0，控制制備工藝參數(shù)在允許的誤差范圍內(nèi)，控制鍍液離子濃度不變，實現(xiàn)非晶納米晶Ni-Mo23.36復(fù)合鍍層電極的電沉積。
【IPC分類】C25B11/04, C25D3/56
【公開號】CN104975313
【申請?zhí)枴緾N201410155252
【發(fā)明人】李凝, 陳衛(wèi)增, 賀新升, 王曉明, 王琳琳, 高春甫, 徐洪, 徐燈
【申請人】浙江師范大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月8日