[發明專利]一種高效Ni-Mo-P/Ni析氫電極制備方法

無效

• 申請號: 201210317513.6
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102787329A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 魏子棟;王進;陳四國;李莉;陳雪;劉穎
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C25B11/04
• 分類號: C25B11/04;C25B1/04;C25D3/56;C25D5/18
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技術領域

本發明屬于電催化析氫領域，特別涉及一種高效Ni-Mo-P/Ni析氫電極制備方法。

背景技術

氫能作為一種高效，清潔，理想的二次能源，一直受到各國科研工作者的重視。電解水產氫是目前較成熟且廉價制備氫氣的重要方法之一。目前工業上運用的電解水析氫電極主要是Rany?Ni，低碳鋼等材料，但存在槽電壓大、過電位較高、能耗過大和易腐蝕等劣勢，成為制約氯堿工業發展的重要因素。國內外雖已出現具有較高活性，能耗低的析氫電極，但是其價格昂貴，生產成本高。因此，研究和開發一種高效廉價穩定的析氫電極具有非常重要的現實意義和實用價值。

研究發現降低析氫過電位主要有二種方法:?一是提高電極的比表面積,?即增大電極的孔隙率或表面粗糙度,?以降低電解過程中電極的真實電流密度;?二是提高電極本身的電化學活性,?即尋找高催化活性的新型析氫材料。研究表明，過渡系金屬合金能夠通過協同效應降低金屬材料的析氫過電位。鎳合金作為堿性電解水陰極材料與貴金屬相比成本低、制備方法簡單、同時具有良好的電化學性能和較好的耐蝕性而受到廣泛關注。Ni-Mo合金被證實是堿性溶液中析氫性能最好的二元合金。目前制備析氫合金電極主要采用制備過程簡單的電沉積方法，但是存在內應力大，鍍層與基體附著力不佳，長期電解易脫落等，且電極長期電解時可能會因為形成氫化物或氫吸收進入晶格而失去催化活性。此外,?電極在開路狀態下可能會因為活性成分被氧化而失去催化活性。

近年來國內針對堿性電解水催化析氫電極的高效性和穩定性做了大量的研究。1）中國發明專利CN?102127775?A公開了“鎳鉬硫析氫電極的制備方法”，通過分別配制Ni-Mo和Ni-S電鍍溶液，然后采用鎳板做陽極，泡沫鎳作陰極材料依次進行Ni-S、Ni-Mo、Ni-S、Ni-Mo四次電鍍。所制備的Ni-Mo-S析氫電極具有活性高、能耗低、價格低廉、節能效果明顯等優點。但是該方法制備的析氫鍍層同時存在鍍層與泡沫鎳基體之間的結合力差，鍍層顆粒較大、電解產生的氫氣易在泡沫鎳中堆積難以析出等問題。2）中國發明專利CN?101665951?A公開了“脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料工藝”，該發明往電鍍液中添加稀土元素離子La³⁺，采用脈沖電沉積法在低碳鋼上制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料。此方法通過添加稀土元素制備的鍍層致密均勻，成分穩定，附著力較好且具有較好的電催化活性和抗氧化能力。但是稀土元素的電負性較高，很難從水溶液中還原進入合金鍍層中。

發明內容

本發明的目的是針對堿性電解水電極要求，提供一種高效Ni-Mo-P/Ni析氫電極制備方法。本發明首先通過機械打磨、超聲清洗除去鎳片表面的氧化層和油脂等物質；然后通過脈沖電沉積在預處理的鎳片表面鍍施，將P摻雜進Ni-Mo鍍層中，形成具有析氫能力優良、鍍層均勻以及介于晶態和非晶態結構之間的Ni-Mo-P納米晶結構鍍層。該制備方法的主要優勢是采用脈沖電沉積法獲得比表面積很大，成分均勻穩定的鍍層，具有優良的析氫性能。

本發明的目的是這樣實現的：一種高效Ni-Mo-P/Ni析氫電極制備方法，其具體方法步驟包括

（1）、Ni基底的預處理

首先對Ni片進行機械打磨除去表面的氧化物，使其呈金屬光澤后用超純水清洗干凈；然后分別在堿液和無水乙醇中分別超聲震蕩20min和10min進行化學除油，其中堿液為45g/L硫酸鈉、45g/L碳酸鈉和45g/L氯化鈉的混合水溶液；然后用去離子水沖洗干凈，自然風干后浸入無水乙醇溶液中待用；?

（2）、脈沖電沉積制備Ni-Mo-P/Ni電極

采用兩電極體系，以步驟（1）處理好的Ni基底為工作電極，Ni板為對電極。Ni-Mo-P鍍液的組成為：20～60?g/L鎳鹽水溶液，10～50?g/L鉬酸鹽水溶液，10～60?g/L次亞磷酸鈉水溶液,?20～150?g/L檸檬酸三鈉水溶液，10～300?g/L氯化鈉水溶液，鍍液的pH值為1～10，鍍液溫度為20～60℃。脈沖峰值電流密度為10～30A/dm²，脈沖導通時間為0.1～10ms，脈沖關斷時間為0.5～50ms，電沉積時間為5～300s。電鍍結束后用去離子水沖洗，以去除殘留鍍液，自然風干后制得Ni-Mo-P電極。

其中所述鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳的其中之一；鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸銨的其中之一。

本發明采用上述技術方案后，主要有以下優點：