[發明專利]一種利用離子液體電沉積制備Ni-Mo-P納米合金薄膜電極的方法

有效

• 申請號: 202110679408.6
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113430532B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 王慧華;李林;王德永;屈天鵬;徐英君;胡紹巖;田俊;候棟
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B11/061;C25B11/091
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫周強;陶海鋒

本發明涉及一種利用離子液體電沉積制備Ni?Mo?P納米合金薄膜電極的方法，該方法成功解決了傳統水溶液電沉積制備鎳基合金薄膜電極存在的電流效率低，廢液產量高、薄膜組織粗大以及氫致缺陷高等問題。離子液體電沉積制備Ni?Mo?P納米合金薄膜電極的方法包括以下步驟，將磷酸鹽、檸檬酸、鉬鹽、鎳鹽分別加入氯化膽堿和乙二醇混合的離子溶劑中，得到離子鍍液；以黃銅片為基板，通過恒電流法在黃銅片上電沉積制備Ni?Mo?P納米合金薄膜電極，其中，磷酸鹽為NaH₂PO₂、鉬鹽為(NH₄)₆Mo₇O₂₄、鎳鹽為NiCl₂，鍍液溫度為60～80℃；電流密度為5～50mA/cm²，電沉積的時間為3～7min。本發明制備的Ni?Mo?P合金薄膜電極具有良好的析氫催化性能（η₂₀₀=169mV,b=51.2mV/dec）。

技術領域

本發明涉及離子液體電沉積制備三元納米合金薄膜的方法，具體涉及一種利用離子液體電沉積制備Ni-Mo-P納米合金薄膜電極的方法。

背景技術

電解水制氫是目前最受歡迎的制氫技術之一，但是由于陰極析氫電極電位較理論電位高，使得電解水制氫能耗偏高。貴金屬Pt、Ru及其合金對析氫反應具有加速作用，但因為儲量有限，且價格昂貴，無法推廣應用，因此，開發成本低廉，性能優異的析氫電極催化材料對于電解水制氫工業具有重要的意義。通常，析氫反應的標準電極電位是（0 V vs.RHE），因此衡量析氫催化劑催化能力好壞的指標有（1）析氫反應過電位（2）析氫反應動力學（Tafel斜率）。根據Engel-Brewer價鍵理論，二元鎳基合金中，Ni-Mo合金對于析氫具有良好的電催化協同作用，析氫催化效果顯著，成為電解水制氫電極材料關注的熱點。然而，其抗反向電流氧化能力較弱，易生成多價態Mo的氧化物，影響催化析氫穩定性。另外，現有鎳合金材料主要以水溶劑型鍍液通過電沉積方法制備，然而，該沉積過程存在以下問題（1）鍍液成分復雜，其中部分絡合劑具有一定的毒性；（2）提高合金中Mo和P含量常伴陰極劇烈的析氫副反應，電流效率低，（3）陰極副反應會造成鍍層“氫脆”和針孔；（4）合金鍍層結晶組織粗大，網狀裂紋多，易剝落；（5）鍍層材料析氫催化活性不突出、穩定性差等一系列問題；水溶液電鍍液必須加入鍍液穩定劑、乳化劑以及pH緩沖劑等添加劑，不然電鍍液極易分解、pH變化幅度大，影響電鍍正常進行。

發明內容

本發明的目的是解決傳統水溶劑型電解液電沉積制備Ni-Mo-P合金存在的鍍液成分不穩定、鍍層沉積效率低、鍍層氫致缺陷高、組織粗大等一系列問題，提出利用離子液體溶劑電沉積制備Ni-Mo-P納米合金薄膜電極的方法，該方法涉及的離子液體環保、無毒，電化學窗口寬，獲得的鍍層結晶組織細小，析氫催化活性顯著。

一種利用離子液體電沉積制備Ni-Mo-P納米合金薄膜電極的方法，包括以下步驟，將磷酸鹽、檸檬酸、鉬鹽、鎳鹽分別加入氯化膽堿和乙二醇混合的離子溶劑中，得到離子鍍液；以金屬片為基板，通過恒電流法在金屬片上電沉積制備Ni-Mo-P納米合金薄膜電極。

本發明中，磷酸鹽為NaH₂PO₂、鉬鹽為(NH₄)₆Mo₇O₂₄、鎳鹽為NiCl₂。優選的，將氯化膽堿和乙二醇混合后，依次加入檸檬酸、鉬銨鹽、磷酸鹽、鎳鹽。進一步優選的，氯化膽堿、乙二醇的摩爾比為1∶（1～3），優選為1:2。