CN102864464A - 一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 - Google Patents
一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102864464A CN102864464A CN2012103177610A CN201210317761A CN102864464A CN 102864464 A CN102864464 A CN 102864464A CN 2012103177610 A CN2012103177610 A CN 2012103177610A CN 201210317761 A CN201210317761 A CN 201210317761A CN 102864464 A CN102864464 A CN 102864464A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- preparation
- ruo
- substrate
- rucl
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
本发明提供一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，属于氯碱工业中电催化析氢领域。本发明通过在Ni基底上脉冲电镀Ni镀层，然后在Ni镀层上涂覆含有Ru的涂覆液，此时镍钌会发生部分置换作用，最后再焙烧，形成镍基Ni/RuO2复合电极。一方面，在镍基底上脉冲电镀Ni镀层，会使镀层细致紧密，从而提高电极的比表面积；另一方面，镍与钌经过置换、焙烧后，镍钌两种金属会发生作用而形成析氢催化性能良好的镍基Ni/RuO2复合电极，其中焙烧过程提高了电极的的稳定性。本发明方法简单易行，生产成本低廉，采用本发明所制备的复合析氢电极，不仅可用于氯碱工业中的电催化析氢，更可广泛应用于各种催化析氢领域，如太阳能电解水制氢、电解水工业等。
Description
技术领域
本发明属于电解制氢技术领域，特别涉及一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法。
背景技术
氯碱工业是国家的支柱性基础产业，也是耗能大户。随着时代的进步与科技、经济的不断发展，能源已经成为影响人类社会的一个重要因素。目前，煤炭、石油、天然气等传统能源在世界的经济发展中依然占有举足轻重的作用，但是这些资源在地球上的储量却很有限，能源危机已经成为当前人类亟待解决的问题。在众多新能源中，氢能作为重量轻、无污染、热值高、应用面广的二次清洁能源，早在20世纪70年代中期就受到了高度重视。氢气的制备方式有多种途径，其中氯碱工业中电解水制氢的工艺是当前生产中应用较为成功的一种制氢方法。但是氯碱工业中，由于过电位的存在，使电解水工业耗能巨大，所以研究出析氢过电位较低的电极材料是非常必要的。传统的可有效降低析氢过电位的电极材料主要为Pt、Pd等贵金属，但是这些金属材料在地球上储量稀少，价格昂贵，无法实现大规模的推广。为了满足实际工业化生产的需要，阴极必须能在高温、高碱浓度、高电流密度等条件下可以长期稳定的工作，这就对阴极材料提出了更高的要求，除了考虑其催化析氢性能外，还要考虑电极的稳定性问题。因此，开发和研究一种高催化活性和高稳定性且成本较低的析氢电极具有重要的理论意义和实用价值。
近年来国内外针对析氢电极的催化活性和稳定性做了大量的研究。中国发明专利CN200610136786.5公开了“高催化活性的镍钕磷析氢电极的制备方法”，用铂片做阳极，紫铜片做阴极，将阴极放入含有镍源、钕源、磷源的混合电镀液中进行脉冲电沉积，从而将镍钕磷三种元素电沉积到阴极的紫铜片上。因为镧系金属钕具有储氢性能，所以该方法通过将钕加入到镍磷中在一定程度上可以提高析氢性能。但是，该方法制备的电极存在稳定性不好，比表面积小的问题，而且钕属于稀土元素所以成本也比较高。中国发明专利CN201110273778.6公开了“一种可见光催化光解水制氢催化材料的制备方法”，通过溶胶－凝胶法制备钡铬复合氧化物，再将此氧化物浸渍于硝酸铈溶液中，经过焙烧，得到含有铈的钡铬氧化物光催化材料。因为此含有铈的钡铬氧化物经过焙烧过程，可在一定程度上提高此光催化材料的稳定性。但是，由于太阳能光解水的转化效率较低，而且此光催化材料含有稀有金属铈也存在生产成本高的问题，因而该技术目前还受到很大限制，不能大范围地应用推广。
发明内容
本发明的目的是针对现有析氢电极具用催化活性不高，稳定性较差和成本较高的缺点， 提供一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法。首先在Ni基底上脉冲电镀Ni镀层，然后在Ni镀层上涂覆含有Ru的涂覆液，此时镍、钌会发生部分置换作用，最后再焙烧，形成镍基Ni/RuO2复合电极。一方面，在镍基底上脉冲电镀Ni镀层，会使颗粒细化，使镀层细致，排列紧密，提高电极的比表面积；另一方面，镍与钌部分置换作用后，再经过焙烧，形成的不是单纯的镍单质与氧化钌，而是镍钌两种金属发生作用而形成析氢催化性能特别好的镍基Ni/RuO2复合电极，而且焙烧过程大大提高了此析氢电极的的稳定性。
本发明的目的是这样实现的：一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其具体方法步骤包括
（1）、Ni基底的预处理
首先对Ni片进行机械打磨除去表面的氧化物，使其呈金属光泽后用超纯水清洗干净；然后分别在碱液和无水乙醇中分别超声震荡20min和10min进行化学除油，其中碱液为45g/L硫酸钠、45g/L碳酸钠和45g/L氯化钠的混合水溶液；然后用去离子水冲洗干净，自然风干后浸入无水乙醇溶液中待用；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：20～60 g/L硫酸镍，20～60 g/L次亚磷酸钠，5～20 g/L硼酸，2～10 g/L氯化铵，镀液pH值为1～4，镀液温度为20～60℃，平均电流密度为20～40 mA/cm2, 脉冲频率为800～1200Hz，占空比为1：4～6，电镀时间为100～500s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成10～30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌1～10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取10～30uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干10～50min；然后在马弗炉中400℃～500℃条件下烧结10～60min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下优点：
（1）、催化析氢性能好。将RuCl3溶液涂覆在Ni镀层上时，使Ni与Ru两种金属充分接触，再经过焙烧后，两种金属会发生作用而形成Ni/RuO2复合电极，此复合电极的催化析氢性能比单纯的镍单质与氧化钌要提高很多，即此复合电极的催化析氢性能很好；
（2）、稳定性好。在此方案中，将涂覆液涂在Ni镀层前驱体电极后经过了焙烧过程，防止在析氢过程中催化层的脱落，从而提高催化剂的稳定性；
（3）、比表面积大。此方案所制备的Ni镀层前驱体电极，表面微粒均匀，致密，增大了电极的比表面积；经过涂覆液涂覆、焙烧后，电极表面微粒仍然均匀致密，且出现了细小的裂纹，从而进一步增大电极的比表面积；
（4）、制备工艺简单、成本低。本方案只要通过常规的电镀和涂覆工艺即可实现，操作简单，易于实现工业化。各试剂均为实验常用试剂，电极中所含的钌只是微克级的，没有涉及Pt、Pd等贵金属，其制备成本较低。
本发明方法简单易行，生产成本低廉，采用本发明制备的高催化活性和高稳定性的镍基Ni/RuO2复合析氢电极，不仅可用于氯碱工业中的电催化析氢，更可广泛应用于各种催化析氢领域，如太阳能电解水制氢、电解水工业以及电化学制氢、储氢体系等。
附图说明
图1为实施例1～3和对比实验的线性扫描伏安曲线图；
图中曲线1～4是实施例1～3所制备电极和对比实验中的纯镍电极在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）所测试的线性扫描曲线。测试条件是：三电极体系， 6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，温度为30℃，所制备电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.6V。图中曲线1是实施例1所制备电极的线性扫描伏安曲线，曲线2是实施例2所制备电极的线性扫描伏安曲线，曲线3是实施例3所制备电极的线性扫描伏安曲线，曲线4是对比实验中的纯镍电极的线性扫描伏安曲线。
图2为实施例4~5和对比实验的线性扫描曲线图；
图中曲线1～3是实施例4～5所制备电极和对比实验中的纯镍电极在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）所测试的线性扫描曲线。测试条件是：三电极体系， 6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，温度为30℃，所制备电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9～-1.6V。图中曲线1是实施例4所制备电极的线性扫描伏安曲线，曲线2是实施例5所制备电极的线性扫描伏安曲线，曲线3是对比实验中的纯镍电极的线性扫描伏安曲线。
图3为实施例1所制备电极在100mA电流下的计时电位曲线图；
图3是实施例1所制备电极在CHI660B电化学工作站（上海辰华仪器公司）上所测试的计时电位曲线。测试条件：三电极体系，6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，实施例1为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片为辅助电极，持续电流为100mA，持续电解时间为9000s。
图4为实施例1所制备电极的扫描电镜照片；
图4是实施例1所制备电极在放大倍数为1000倍时的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
（1）、Ni基底的预处理
首先对Ni片进行机械打磨除去表面的氧化物，使其呈金属光泽后用超纯水清洗干净；然后分别在碱液和无水乙醇中分别超声震荡20min和10min进行化学除油，其中碱液为45g/L硫酸钠、45g/L碳酸钠和45g/L氯化钠的混合水溶液；然后用去离子水冲洗干净，自然风干后浸入无水乙醇溶液中待用；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：40g/L硫酸镍，38.5 g/L次亚磷酸钠，10g/L硼酸，6g/L氯化铵，镀液pH值为3，镀液温度为25℃，平均电流密度为40 mA/cm2, 脉冲频率为1000Hz，占空比为1：5，电镀时间为300s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干40min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极；
（4）、镍基Ni/RuO2复合电极析氢性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.4V，测试结果对应图1中曲线1；
（5）、镍基Ni/RuO2复合电极稳定性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂片为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其在100mA电流下的计时电位曲线，从而测定其稳定性，测试结果对应图3；
（6）、镍基Ni/RuO2复合电极表观形貌
利用荷兰FEI公司生产的FEI Nova 400型扫描电子显微镜(SEM)观察所制备的镍基Ni/RuO2复合电极的表面形貌，SEM照片如图4。
实施例2
步骤（1）同实施例1中步骤（1）；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：20 g/L硫酸镍，60 g/L次亚磷酸钠，10 g/L硼酸，2 g/L氯化铵，镀液温度为20℃，平均电流密度为30 mA/cm2, 脉冲频率为800Hz，占空比为1：4，电镀时间为300s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干10min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结10min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极；
（4）、镍基Ni/RuO2复合电极析氢性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.4V，测试结果对应图1中曲线2。
实施例3
步骤（1）同实施例1中步骤（1）；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：60g/L硫酸镍，20 g/L次亚磷酸钠，5 g/L硼酸，6 g/L氯化铵，镀液温度为25℃，平均电流密度为20 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：4，电镀时间为300s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成10mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取10uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干50min；然后在马弗炉中400℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极；
（4）、镍基Ni/RuO2复合电极析氢性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.4V，测试结果对应图1中曲线3。
实施例4
步骤（1）同实施例1中步骤（1）；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：40g/L硫酸镍，38g/L次亚磷酸钠，20 g/L硼酸，10 g/L氯化铵，镀液pH值为2-3，镀液温度为60℃，平均电流密度为40 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：6，电镀时间为100s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成20mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取30uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干30min；然后在马弗炉中500℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极；
（4）、镍基Ni/RuO2复合电极析氢性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.4V，测试结果对应图2中曲线1。
实施例5
步骤（1）同实施例1中步骤（1）；
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极。镀液组成为：40g/L硫酸镍，38 g/L次亚磷酸钠，10 g/L硼酸，6 g/L氯化铵，镀液pH值为2-3，镀液温度为25℃，平均电流密度为35 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：5，电镀时间为500s。电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成20mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液。用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干40min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结60min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极；
（4）、镍基Ni/RuO2复合电极析氢性能测试
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，步骤（3）制备的镍基Ni/RuO2复合电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.4V，测试结果对应图2中曲线2。
对比实验
纯镍片基底的析氢性能测试：
采用三电极体系，以6mol/L的氢氧化钠水溶液为电解质溶液，纯镍片为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极，在电化学工作站上（CHI660B，上海辰华仪器公司）测试其线性扫描伏安曲线，测试温度为30℃，扫描速率为5mV/s，扫描范围为-0.9~-1.6V，测试结果对应图1中曲线4和图2中曲线3。
本发明的试验结果：
（1）、从图1中可以看出，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极析氢起峰电位是-1.1V（曲线1、2、3）比对比实验中纯镍的-1.3V（曲线4）正移了200mV。在电压为-1.4V时，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极的析氢电流可以达到-150mA~--230mA（曲线1、2、3），而对比实验中的纯镍（曲线4）则只能达到10mA。这充分说明了，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极催化析氢很好。
（2）、从图2中可以看出，在电压为-1.4V时，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极可以达到-75mA、-120mA（曲线1、2、），而对比实验中的纯镍（曲线3）则只能达到10mA。同时，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极析氢起峰电位是-1.1V（曲线1、2）比对比实验中纯镍的-1.3V（曲线3）正移了200mV。再一次说明了采用本发明所制备的复合电极析氢性能良好。
（3）、从图3中可以看出，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极在电流为100mA下持续电解9000s(2.5h)，析氢电位最初为－1.243V ，到测试结束后变为－1.236V，即此复合电极的析氢电位在测试前后只变化了7mV，证明采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极稳定性很好。
（4）、图4为采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极的电极表面扫描电镜照片。一般的电极经焙烧后表面会凹凸不平并且出现缝隙较大的裂缝、易露底，而从图4中可以看出，采用本发明所制备的镍基Ni/RuO2复合电极的电极表面整体平整，局部凹凸，微粒均匀，表面呈现出致密细小均匀的裂纹，从而表明此复合电极的比表面积很大。
Claims (6)
1.一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其具体方法步骤包括
（1）、Ni基底的预处理
首先对Ni片进行机械打磨除去表面的氧化物，使其呈金属光泽后用超纯水清洗干净；然后分别在碱液和无水乙醇中分别超声震荡20min和10min进行化学除油，其中碱液为45g/L硫酸钠、45g/L碳酸钠和45g/L氯化钠的混合水溶液；然后用去离子水冲洗干净，自然风干后浸入无水乙醇溶液中待用；
其特征在于：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：20～60 g/L硫酸镍，20～60 g/L次亚磷酸钠，5～20 g/L硼酸，2～10 g/L氯化铵，镀液pH值为1～4，镀液温度为20～60℃，平均电流密度为20～40 mA/cm2, 脉冲频率为800～1200Hz，占空比为1：4～6，电镀时间为100～500s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成10～30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌1～10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取10～30uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干10～50min；然后在马弗炉中400℃～500℃条件下烧结10～60min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
2.按照权利要求1所述的一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：40g/L硫酸镍，38.5 g/L次亚磷酸钠，10g/L硼酸，6g/L氯化铵，镀液pH值为3，镀液温度为25℃，平均电流密度为40 mA/cm2, 脉冲频率为1000Hz，占空比为1：5，电镀时间为300s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干40min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
3.按照权利要求1所述的一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：20 g/L硫酸镍，60 g/L次亚磷酸钠，10 g/L硼酸，2 g/L氯化铵，镀液温度为20℃，平均电流密度为30 mA/cm2, 脉冲频率为800Hz，占空比为1：4，电镀时间为300s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成30mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干10min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结10min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
4.按照权利要求1所述的一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：60g/L硫酸镍，20 g/L次亚磷酸钠，5 g/L硼酸，6 g/L氯化铵，镀液温度为25℃，平均电流密度为20 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：4，电镀时间为300s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成10mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取10uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干50min；然后在马弗炉中400℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
5.按照权利要求1所述的一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：40g/L硫酸镍，38g/L次亚磷酸钠，20 g/L硼酸，10 g/L氯化铵，镀液pH值为2-3，镀液温度为60℃，平均电流密度为40 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：6，电镀时间为100s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成20mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取30uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干30min；然后在马弗炉中500℃条件下烧结30min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
6.按照权利要求1所述的一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法，其特征在于具体制备方法的步骤（2）～（3）：
（2）、脉冲电镀制备Ni镀层前驱体电极
采用两电极体系，以步骤（1）处理好的Ni基底为工作电极，Ni板为对电极；镀液组成为：40g/L硫酸镍，38 g/L次亚磷酸钠，10 g/L硼酸，6 g/L氯化铵，镀液pH值为2-3，镀液温度为25℃，平均电流密度为35 mA/cm2, 脉冲频率为1200Hz，占空比为1：5，电镀时间为500s；电镀结束后用去离子水冲洗，以去除残留镀液，自然风干后制得Ni镀层前驱体电极；
（3）、制备镍基Ni/RuO2复合电极
以正丁醇为溶剂，将RuCl3溶于正丁醇中配制成20mg/mL的RuCl3正丁醇溶液，磁力搅拌10min混合均匀，制得涂覆液；用微量注射器量取20uL涂覆液，分多次涂敷在步骤（2）制备的Ni基底上，在红外灯下烘干40min；然后在马弗炉中450℃条件下烧结60min，取出后空冷至室温得到镍基Ni/RuO2复合电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012103177610A CN102864464A (zh) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | 一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012103177610A CN102864464A (zh) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | 一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102864464A true CN102864464A (zh) | 2013-01-09 |
Family
ID=47443585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012103177610A Pending CN102864464A (zh) | 2012-08-31 | 2012-08-31 | 一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102864464A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103422116A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-12-04 | 重庆大学 | 一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法 |
| CN103695959A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-04-02 | 西北工业大学 | 一种多级孔Ni(OH)2/NiCu析氢电极及其制备方法 |
| CN105714350A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-06-29 | 陕西师范大学 | 一种电沉积制备Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜的方法 |
| CN105787241A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 北京有色金属研究总院 | 一种析氢电极材料性能的优化方法 |
| CN106984305A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种高效电解水催化剂HRu4O8微米棒及其制备方法 |
| CN108026650A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司 | 电极 |
| CN110117797A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-13 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种电解池及其在电解水制氢中的应用 |
| CN110336041A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-15 | 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 | 一种钌镍复合电极及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189358A (en) * | 1978-07-14 | 1980-02-19 | The International Nickel Company, Inc. | Electrodeposition of ruthenium-iridium alloy |
| CN101925694A (zh) * | 2008-01-31 | 2010-12-22 | 卡萨尔化学股份有限公司 | 水电解器用高性能阴极 |
| CN102321892A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-18 | 重庆大学 | 一种复合型活性阴极的制备方法 |
-
2012
- 2012-08-31 CN CN2012103177610A patent/CN102864464A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4189358A (en) * | 1978-07-14 | 1980-02-19 | The International Nickel Company, Inc. | Electrodeposition of ruthenium-iridium alloy |
| CN101925694A (zh) * | 2008-01-31 | 2010-12-22 | 卡萨尔化学股份有限公司 | 水电解器用高性能阴极 |
| CN102321892A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-01-18 | 重庆大学 | 一种复合型活性阴极的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 冯永超等: "脉冲电沉积Ni-P合金及其性能研究", 《2007年全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集》 * |
| 王雯等: "Ni/PdO/RuO2复合型活性阴极的制备与表征", 《无机化学学报》 * |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103422116B (zh) * | 2013-08-15 | 2016-08-17 | 重庆大学 | 一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法 |
| CN103422116A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-12-04 | 重庆大学 | 一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法 |
| CN103695959A (zh) * | 2013-09-12 | 2014-04-02 | 西北工业大学 | 一种多级孔Ni(OH)2/NiCu析氢电极及其制备方法 |
| CN103695959B (zh) * | 2013-09-12 | 2016-02-03 | 西北工业大学 | 一种多级孔Ni(OH)2/NiCu析氢电极及其制备方法 |
| CN105787241A (zh) * | 2014-12-24 | 2016-07-20 | 北京有色金属研究总院 | 一种析氢电极材料性能的优化方法 |
| CN105787241B (zh) * | 2014-12-24 | 2018-02-06 | 北京有色金属研究总院 | 一种析氢电极材料性能的优化方法 |
| CN108026650A (zh) * | 2015-09-25 | 2018-05-11 | 阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司 | 电极 |
| CN108026650B (zh) * | 2015-09-25 | 2020-12-11 | 阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司 | 电极 |
| CN105714350B (zh) * | 2016-04-26 | 2018-07-10 | 陕西师范大学 | 一种电沉积制备Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜的方法 |
| CN105714350A (zh) * | 2016-04-26 | 2016-06-29 | 陕西师范大学 | 一种电沉积制备Ni-Fe氢氧化物纳米薄膜的方法 |
| CN106984305A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种高效电解水催化剂HRu4O8微米棒及其制备方法 |
| CN106984305B (zh) * | 2017-05-05 | 2019-04-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种高效电解水催化剂HRu4O8微米棒及其制备方法 |
| CN110117797A (zh) * | 2018-02-07 | 2019-08-13 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种电解池及其在电解水制氢中的应用 |
| CN110117797B (zh) * | 2018-02-07 | 2020-10-02 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种电解池及其在电解水制氢中的应用 |
| CN110336041A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-10-15 | 福州大学化肥催化剂国家工程研究中心 | 一种钌镍复合电极及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102864464A (zh) | 一种高催化活性和高稳定性析氢电极的制备方法 | |
| CN103422116B (zh) | 一种多孔镍基钌氧化物复合析氢电极的制备方法 | |
| CN107904614B (zh) | 一种Ni3S2@Ni-Fe LDH析氧电催化电极及其制备方法与应用 | |
| WO2021213338A1 (zh) | 一种具有多层级孔洞结构的磷化镍复合物及其制备方法和应用 | |
| CN106087002B (zh) | 一种3D结构Ni/rGO复合析氢电极的制备方法 | |
| CN105483751A (zh) | 一种高效Ni-S-Mo析氢电极及其制备方法 | |
| CN106967986B (zh) | 一种具有分级结构的氢氧化镍/镍/石墨烯复合析氢电极的制备方法 | |
| CN102787329A (zh) | 一种高效Ni-Mo-P/Ni析氢电极制备方法 | |
| CN105148920A (zh) | 一种自支撑过渡金属-金属合金催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109794264A (zh) | 一种微米花球状高性能全解水双功能电催化剂FeOOH/Ni3S2的制备方法 | |
| CN107326395B (zh) | 一种镍/氮掺杂的碳微球复合析氢电极的制备方法 | |
| CN106319558B (zh) | 一种高效多孔的MoS2-Zn析氢电极及其制备方法 | |
| CN112647092A (zh) | 一种负载型镍基复合物析氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111939914B (zh) | 一种利用废弃铜箔制备高活性三元金属析氧催化剂的方法 | |
| CN101717950B (zh) | 电解煤浆的阳极催化电极的制备方法 | |
| CN109092288A (zh) | 一种二氧化碳电化学还原锡铅合金催化剂的制备及应用 | |
| CN110586196B (zh) | 一种FeOOH@Ni-BDC电解水催化剂的制备方法 | |
| CN110137523B (zh) | 一种制氢水合肼燃料电池装置 | |
| CN114045509B (zh) | 一种钠离子导通的电解海水装置及其应用 | |
| CN102899684B (zh) | 煤炭电解加氢液化阴极多孔负载型催化电极的制备方法 | |
| CN116219478A (zh) | 一种电解水制氧催化剂、电极片及其应用 | |
| CN113174607A (zh) | 一种多孔Ni-Co/石墨烯电极的电化学制备方法 | |
| CN113046782B (zh) | 一种泡沫镍负载氧化亚铜八面体催化剂的制备及其在电解海水制氢中的应用 | |
| CN115110108B (zh) | 一种多孔镍钼合金电催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN116516398A (zh) | 一种Ni-Se-HREE析氢电极及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130109 |