活性镍纳米电极的制备及其电化学性能

针对海水防污技术研究了两种镍电极在海水中的析氢性能.采用交流电在阳极氧化铝(AAO)模板上沉积镍纳米线与化学镀结合的方法制备了镍纳米电极,用机械抛光的方法制备了镍本体电极.用SEM表征了AAO模板与镍纳米线阵列,用XRD表征了两种电极的结构.循环伏安、极化曲线和交流阻抗的测试表明纳米电极具有较大的活性面积,更好的析氢催化活性和更小的析氢反应电阻.尤其在电流密度为100mA/cm2时,纳米电极的极化电位比镍本体电极正移约357mV,表现出更好的析氢性能.     

电沉积法制备碱性电解水镍基析氧电极的研究进展

在“碳达峰、碳中和”的目标下，绿氢成为极具前景的清洁能源。碱性电解水制取绿氢技术商业化程度最高，但由于析氧反应(OER)动力学过程缓慢且需要较高的过电位，成为制约电解水电极效率的主要瓶颈。商业电解槽中广泛使用的镍网或泡沫镍电极的OER性能仍有很大提升空间，在其上复合镍基催化功能层，开发新型高活性的析氧电极有利于提高电极效率，降低制氢成本。电沉积技术具有工艺简单、条件温和、利于放大生产自支撑电极的优势，成为工业化生产OER电极的理想工艺之一。本文综述了近年来利用电沉积技术制备的镍基析氧电极并用于碱性电解水的研究进展。采用电沉积技术在镍网或泡沫镍基底上制备镍(氢)氧化物、双金属及多元金属以及非金属掺杂的镍基催化剂作为催化功能层，通过增强催化功能层的电导率及金属间的协同作用、增加活性位点数量、减小扩散路径以及改变表面原子构型等方式提高镍基自支撑电极的OER性能。最后，展望了镍基自支撑电极在电解水领域的应用，同时指出了电沉积法制备电极材料存在的挑战。     

镍铁锌复合电极的制备和电化学性能表征

通过电沉积方法在泡沫镍表面沉积镍铁锌复合材料来制备析氢电极。通过改变电沉积的电流大小和沉积时间来调控镍铁锌复合材料的形貌和结构,利用泡沫镍和复合材料的高催化性、高比表面积和高电导性的特性,研究不同形貌和结构的复合电极对析氢效果的影响。运用多种分析测试技术对制备的复合材料进行表征,并通过电化学方法对复合电极的析氢性能进行研究,研究表明当电沉积的阴极电流密度为80m A、沉积时间为3600 s时,复合材料的电催化析氢性能最好。     

溶胶凝胶法制备二硫化钼干凝胶复合电极和电化学性能表征

通过溶胶凝胶法在泡沫镍表面滴涂二硫化钼干凝胶复合材料来制备析氢电极。通过改变不同的溶液配比来改变复合材料的形貌和结构,利用泡沫镍和复合材料的高催化性、高比表面积和高电导性的特性,研究不同形貌和结构的复合电极对析氢效果的影响。运用多种分析测试技术对制备的复合材料进行表征,并通过电化学方法对复合电极的析氢性能进行研究,研究表明当0.01 mol·L-1钼酸钠-0.4 mol·L-1硫脲配比溶液在水热反应下生成二硫化钼,然后通过溶胶凝胶法制备二硫化钼无机干凝胶滴涂在泡沫镍表面,复合材料的电催化析氢性能最好。     

电沉积Ni-P-ZrO2复合电极析氢电催化性能的研究

用电沉积方法制备了镍－磷－二氧化锆复合电极。通过阴极极化曲线,交流阻抗等电化学技术研究其析氢催化性能,并用扫描电镜观察电极的表面形貌。实验结果表明,在80℃,25％氢氧化钠碱性溶液中镍－磷－二氧化锆的表观交换电流密度及表面粗糙度皆大于镍,镍－磷电极,而反应电阻较小。说明镍－磷中引入二氧化锆所形成的复合镀层具有较高的析氢催化活性和良好的电化学稳定性。     

Ni/CB析氢电极的制备工艺研究

采用压膜的方法制备多孔Ni/CB析氢膜电极,研究析氢电极的制备工艺对电极性能的影响.通过电子扫描电镜(SEM),阴极极化曲线研究了聚四氟乙烯(PTFE)和乙炔黑含量,以及集流体对析氢电极催化性能的影响.研究结果表明,PTFE的含量、乙炔黑的含量及集流体的目数等工艺参数对Ni/CB多孔析氢膜电极的析氢催化活性有显著的影响.     

节能析氢电极的研究

用电镀法制备了镍－钼析氢电极，考察了制备条件对该电极析氢活性的影响。本文实验条件下，镀液中钼与镍的原子比为1：2，电镀电流密度为18mA·cm－2时，制备的镍－钼电极有较高的折氢活性。与现行氯碱电解槽的低碳钢网析氢电极比较，析氢过电位降低0．116V。     

Ni-W-P/ZrO2复合电极的制备及其催化析氢性能

在电沉积Ni-W-P合金的工艺基础上,通过加入ZrO2微粒,制备了Ni-W-P/ZrO2复合电极.通过扫描电子显微镜(SEM)对电极的表面形貌进行了表征,利用稳态极化曲线、电流密度-时间(i-t)曲线等电化学测试方法研究了电极的催化析氢性能,考察了镀层中ZrO2复合量对电极析氢性能的影响.     

Ni-Sn合金的电沉积过程与析氢性能研究

利用循环伏安曲线研究了Ni2+、Sn2+络合离子的电沉积过程,在镍网基体上采用恒电位法电沉积制备了Ni-Sn合金。室温条件下,在30%KOH溶液中测试纯镍、雷尼-Ni和Ni-Sn合金电极的阴极极化曲线,比较三种电极的催化析氢性能。结果表明,Ni-Sn合金可以提高镍的催化析氢性能。在室温25℃,阴极极化电流密度20A/dm2和30A/dm2时,Ni-Sn合金电极的析氢过电位分别为137mV和161mV,低于雷尼-Ni电极的299mV和341mV。     

含磷的镍基合金对氢析出的电催化活性的研究

用电沉积的方法制备了镍磷、镍钴、镍钴磷及镍铈磷合金电极,并用电化学和ＸＰＳ等方法研究了上述电极对析氢反应的电催化活性、电极的电子结构及析氢机理。实验结果表明：在镍钴合金中加入第三元素磷以后,引起合金中的金属原子的未配对ｄ电子向Ｐ转移,使得合金中的电子结构和各元素的电子结合能发生变化,导致吸附氢键强度的改变,使之有利于氢析了。镍钴磷及镍铈磷合金电极对析氢反应具有较高的催化活性。     

一步电沉积制备高活性高稳定镍铁合金析氧电催化剂

以镍网为基底,通过一步电沉积方法成功制备出用于碱性水电解的多孔镍铁合金析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)电极.镍铁的沉积伴随强烈的析氢,此条件下构筑出的多级孔结构成为电极用于OER反应时液相中传质与气泡释放的适宜传递通道.在析氧反应中,电流密度为10 mA·cm-2时的过电位仅为21...     

泡沫镍上原位合成硒化镍与电解水性能研究

过渡金属硒化物已被认为是一类极具发展前景的电解水催化剂。以泡沫镍为基底和镍源,通过一步水热法在泡沫镍上负载硒化镍制备电催化剂(记为Ni-Se@NF)。扫描电镜图表明,在泡沫镍表面原位生长合成了一层纳米颗粒;X射线衍射和X射线光电子能谱表征证明该层纳米颗粒为Ni_(0.85)Se和Ni_3Se_2。在1 mol·L~(-1)KOH电解质中,对Ni-Se@NF电极进行了双催化电解水性能测试。Ni-Se@NF电极的析氢电流密度10 mA·cm~(-2)时的超电势为153 mV,析氧电流密度50 mA·cm~(-2)时的超电势为340 mV,并表现出良好的稳定性。     

控制电位脉冲电沉积法制备析氢Ni-S电极

采用控制电位脉冲电沉积法制备Ni-S合金电极,并在25%NaOH溶液中测试阴极极化曲线和交流阻抗,表征所制备电极的催化析氢活性。探讨了脉冲电流密度,脉冲限制电位及硫脲加入量对电沉积的影响,确定了电沉积制备Ni-S电极的适宜条件。结果显示:脉冲电流密度为7.1 A/dm2,脉冲电位上限为-0.70 V,脉冲电位下限为-1.75 V,V(瓦特镍溶液)(290 g/L NiSO4.6H2O,50 g/LNiCl2.6H2 O,40 g/L H3 BO3)与V(10%硫脲)比值为20∶8,制备的Ni-S电极具有最高的催化析氢性能。     

镍基金属氧化物活性阴极的制备和应用性能的研究

通过热分解法制备了不同掺杂金属配比的镍基金属氧化物活性阴极,考察了不同掺杂金属配比对活性阴极析氢过电位和长期稳定性的影响。在工业化试验条件下测试了活性阴极在高碱浓度中的抗Fe2+中毒和抗反向电流氧化的性能。用稳态极化法测定了镍基金属氧化物活性电极的极化曲线,通过X-射线衍射仪和扫描电镜分析解释了活性阴极在碱性溶液中的析氢行为,并探讨了在碱液中的电催化反应机制。以铁阴极为对照,采用热分解法制备的镍基金属氧化物活性阴极具有很好的电催化性能、长期使用稳定性、抗反向电流氧化作用和抗Fe2+中毒等性能。     

复合电沉积镍钼合金的Taguchi设计

镍钼合金镀层用于电极表面处理能提高其析氢催化性能。采用Ｔａｇｕｃｈｉ试验设计镍钼合金电镀工艺。阐述了Ｔａｇｕｃｈｉ设计方法的原理,通过正交试验优出一种镍钼合金电镀的最佳工艺,大大降低了镍钼合金镀层的析氢性能。     

泡沫镍上原位制备FeOOH/MoSey及电解水双催化性能研究

为设计同时具有优异电催化析氢和析氧性能的过渡金属基催化剂，以泡沫镍为载体和集流体，原位制备了硒化钼(MoSe_y)和羟基氧化铁(FeOOH),得到FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料。表征结果表明，先通过电沉积法原位生长了MoSe_y层，再以该MoSe_y层为成核点，通过常温浸泡生长形成了由FeOOH纳米片组成的微米绒球。在三电极体系中，以1 mol·L^-1 KOH溶液为电解液，该FeOOH/MoSe_y@Ni复合材料表现出优异的电催化析氢和析氧性能，析氢电流密度在10 mA·cm^-2时的过电位(η₁₀)为128 mV,析氧电流密度在20 mA·cm^-2时的过电位(η₂₀)为306 mV,并具有较小的Tafel斜率、较大的双电层电容(C_dl)值和良好的稳定性。FeOOH/MoSe_y@Ni优异的电催化性能主要由于三维开放的泡沫镍骨架和原...     

恒电位沉积制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极

在电解水析氢析氧过程中,反应生成的气体易粘附粉末状电极的表面,形成严重的"气泡屏蔽效应"。因此制备出电催化性能优异且超疏气纳米结构电解水电极具有重大意义。通过选取具有亲水性的本征材料,利用恒电位沉积与高温缓慢氧化制备超疏气的Co-Mo-Cu-O微纳米电极,并研究了其作为电解水催化剂的析氢析氧活性以及超疏气性能。     

电解水Ni-S电极合金的研究

采用电沉积法在镍网上制备Ni-S合金,在固定的溶液组成、电镀的电流密度和温度的条件下,研究电沉积时间对电极析氢过电位的影响。试验结果表明,与未镀合金的电极相比,Ni-S合金电极的析氢过电位可降低130mV,具有很好的析氢反应活性。     

铁硼基海绵催化电极的制备及其高效析氢性能

采用温和化学镀法在非导电基底材料聚氨酯海绵(PU)上成功制备了NiB@Fe–B/PU催化电极,并通过掺杂少量第三种元素,如钴、钼等金属元素制备了NiB@Fe–Co–B/PU和NiB@Fe–Mo–B/PU催化电极。结果表明,掺杂钴、钼可明显提升NiB@Fe–B/PU催化电极的析氢性能,其中掺杂钴的性能更优。在0.5 mol/L缓冲液(磷酸缓冲盐溶液,PBS)中,NiB@Fe–Co–B/PU电极的析氢反应(HER)过电位仅为161 mV(电流密度, j=50 mA/cm2),塔菲尔斜率为68.24 mV/dec,且在过电位为61 mV下能够稳定工作24 h以上,电化学稳定性良好。     

镍-钨/二氧化锆纳米复合电极析氢性能的研究

在含有20g/L硫酸镍、45 g/L钨酸钠、50 g/L配位剂和10g/L二氧化锆(粒径约20 rim)的溶液(pH=6)中,电沉积制备了Ni-w/ZrO,纳米复合电极.通过电化学方法研究了该纳米复合电极在质量分数为30%的NaOH溶液中的催化析氢性能,并与Ni-W合金电极进行了对比.利用扫描电镜观察了电极的表面形貌.结果表明,Ni-W/ZrO2纳米复合电极的催化析氢活性及稳定性均优于Ni-W合金电极.