低氢过电位非晶态镍基多元合金的化学沉积规律和性能的研究

黄正喜  

【摘要】： 电化学工业中如电解制氢、制碱、制药中，电解电极的制备是一个重要的研究课题，因为它影响到能源的消耗、产率、产品纯度等。氢是重要的化工原料，亦是高效、洁净和理想的二次能源，电解水制氢是实现工业化廉价制备H_2的重要手段，但在析氢反应中存在阴极极化，超电势的存在使电解所需槽电压增大，能耗增加。在电解食盐制碱工业中所消耗的电能仅次于铝。因此为了降低能耗，研究高的电催化活性阴极材料具有十分重要的意义。而利用化学镀的方法制备的非晶态合金材料具有耐腐蚀、耐磨耗、电催化活性等优异的物理化学性能。本论文以化学沉积的方法沉积出几种具有低氢过电位的Ni基多元合金电极(Ni-P、Ni-Co-P、Ni-W-P、Ni-Co-W-P)，同时对其理化性能进行研究，主要的实验及结果有： 1、采用自行研制的复合络合剂，用化学沉积的方法在弱酸性体系下沉积出Ni-Co-P合金研究了合金的最佳工艺和[Ni~(2+)／[Co~(2+)]、还原剂、络合剂等对沉积速度的影响，发现Ni~(2+)和CO_~(2+)的离子浓度比越大，沉积速度越快。测定了镀层成分、晶形结构、形貌结构，结果表明化学沉积Ni-Co-P合金为非晶态合金 2、用电化学方法测定碱性体系中其阴极析氢极化曲线、循环伏安曲线、电流对数曲线及电化学稳定性曲线，并与Ni-P进行比较。结果表明，Ni-P、Ni-Co-P合金电极均有良好的析氢催化性能，其中Ni-Co-P合金性能更佳。用NaCl溶液浸泡和蓝点实验等都表明在铁基上化学沉积Ni-Co-P合金的孔隙率很少，在各种腐蚀介质中Ni-Co-P有较好的耐腐蚀性能。 3、以柠檬酸三钠为络合剂，沉积出Ni-W-P合金，研究了镀液中各组分对化学镀Ni-W-P的影响，测其表面形貌、合金成分，将其不同含P量的合金X-射线衍射图与Ni-P的进行比较，结果表明得到非晶态Ni-W-P合金所需P含量大为降低，将合金在不同温度下热处理发现，温度在350℃以下热处理不改变其晶形，而在350℃以上则逐渐变为晶态。研究钨酸钠对化学沉积Ni-W-P的阴、阳极反应的影响，发现它对阴、阳极反应均有促进作用，在1mol·L~(-1)的NaOH溶液中，Ni-W-P的阴极析氢超电势较低，且有着较好的耐腐蚀性能。 4、成功的沉积出了文献上没有报道的Ni-Co-W-P四元合金，对Ni-Co-W-P合金的成分、形貌、析氢行为进行了研究。发现Ni-Co-W-P四元合金电极的析氢催化性能比Ni-P、Ni-Co-P、Ni-W-P合金电极的更好，将成为一种理想的阴极材料。

【关键词】：化学沉积 非晶态 Ni基合金 析氢反应 理化性能 电催化活性
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TQ153
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2002.072653
【目录】：

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