[發明專利]一種低共熔型離子液體置換沉積制備納米鎳硫合金的方法

有效

• 申請號: 201611034014.0
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106623969B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 張啟波;高明遠;楊闖;華一新;徐存英;李堅;李艷
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種低共熔型離子液體置換沉積制備高催化析氫活性納米鎳硫合金的方法，屬于材料制備技術領域。本發明方法將鎳鹽前驅體和硫鹽前驅體加入到低共熔型離子液體中，經充分攪拌后得到離子液體?鎳鹽?硫鹽復合溶液，控制溫度，利用離子液體中鎳/銅/硫間固有的電極電位差異進行置換沉積，將沉積產物經無水乙醇、蒸餾水沖洗，干燥后即得到納米鎳硫合金薄膜材料，該鎳硫合金電極材料具有良好的催化析氫活性且適用于pH為0?14的寬酸堿性溶液介質；本發明方法制備的納米鎳硫合金材料具有成分可控，條件溫和，成本廉價等優勢。

技術領域

本發明涉及一種低共熔型離子液體置換沉積制備納米鎳硫合金的方法，屬于材料制備技術領域。

背景技術

鎳及其合金因具有成本低、來源廣、催化析氫活性高和耐蝕性強等特性，成為析氫電極材料的研究熱點，是公認有望替代貴金屬的理想電極材料。挪威Norsk Hydro公司率先在Ni基體上電沉積制備得到電化學活性非常高的Ni-S電極，開啟了鎳硫合金活性陰極材料的廣泛研究。

傳統制備鎳硫合金的方法主要有溶劑熱法，水熱法，液相法，電沉積法，機械法制備等，這些方法在制備過程中往往存在溫度高，能耗大，可控難度大等缺點，對環境破壞大，對設備技術要求高，性能控制難度大等諸多問題，限制了鎳硫合金的廣泛應用。因此，探究硫鎳合金的制備新方法具有重要的實際意義和廣泛的應用價值。本發明提出一種低共熔型離子液體置換沉積制備高催化析氫活性納米鎳硫合金的新方法，不涉及添加緩沖劑的使用，具有條件溫和，操作簡單，易于控制，產品質量好等優點。

低共熔型離子液體具有可降解，環境友好，易于合成，利用率高，價格低廉，熔點低，導電性能好，蒸汽壓低，電化學窗口寬，室溫下為液態物理化學性質穩定等優點。低共熔型離子液體是由季銨鹽類和氫鍵按一定比例合成的一種室溫下為液體的低共熔混合物。由于傳統方法在技術上存在溫度高，能耗大，可控難度大，效率低，毒性大等一系列的問題，低共熔型離子液體制備銅鎳合金材料方面則顯示出其優越性，操作可以達到材料制備程度可控。

發明內容

針對現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種低共熔型離子液體置換沉積制備納米鎳硫合金的方法。本發明是基于低共熔型離子液體為溶劑，用置換沉積的方法制備納米鎳硫合金材料，該鎳硫合金材料具有良好的催化析氫活性且適用于pH為0-14的寬酸堿性溶液介質；該方法具備合成簡單、可控、反應條件溫和、廉價等優勢。本發明通過以下技術方案實現。

一種低共熔型離子液體置換沉積制備納米鎳硫合金的方法，首先將鎳鹽前驅體和硫鹽前驅體加入到低共熔型離子液體中作為溶液，以銅為基體，控制適合溫度進行置換沉積制備納米鎳硫合金薄膜。

其具體步驟如下：

（1）溶液配置：將季銨鹽與醇類或酰胺按照摩爾比為1:（1～4）混合均勻得到低共熔型離子液體，然后將鎳前驅體和硫前驅體按照鎳鹽與硫鹽的摩爾比為(0.3～1.0) :(0.5～0.1)加入到低共熔型離子液體中，經充分攪拌混合均勻后得到離子液體-硫鹽-鎳鹽復合溶液；

（2）基體表面處理：以銅為基體，經稀鹽酸浸泡、無水乙醇浸泡、稀鹽酸浸泡、去離子水沖洗對基體表面進行清潔處理；

（3）恒溫置換沉積：以步驟（2）表面預處理后的銅為基體，在溫度為333~373K的條件下，在步驟（1）配制的離子液體-硫鹽-鎳鹽復合溶液中進行恒溫置換沉積1~24h，將沉積后的基體經無水乙醇、去離子水沖洗，干燥后即可在基體表面得到納米鎳硫合金薄膜。

所述步驟（1）中的季銨鹽為氯化膽堿或四甲基氯化銨。

所述步驟（1）中的醇類為乙二醇。

所述步驟（1）中的酰胺為尿素或乙酰胺。

所述步驟（1）中硫鹽前驅體為硫脲或硫代硫酸鈉。

所述步驟（1）中鎳鹽前驅體為六水氯化鎳或硫酸鎳。