CN106222693A - 一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 - Google Patents
一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106222693A CN106222693A CN201610703122.6A CN201610703122A CN106222693A CN 106222693 A CN106222693 A CN 106222693A CN 201610703122 A CN201610703122 A CN 201610703122A CN 106222693 A CN106222693 A CN 106222693A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ionic liquid
- nickel
- nano
- alloy
- salt
- 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
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 62
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 36
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 35
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 14
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical group OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 8
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 8
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M N,N,N-Trimethylmethanaminium chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)C OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical group Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- JUGOREOARAHOCO-UHFFFAOYSA-M acetylcholine chloride Chemical compound [Cl-].CC(=O)OCC[N+](C)(C)C JUGOREOARAHOCO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229960004266 acetylcholine chloride Drugs 0.000 claims description 4
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 4
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 claims description 3
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 claims description 3
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M choline chloride Chemical group [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229960003178 choline chloride Drugs 0.000 claims description 3
- 238000003181 co-melting Methods 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 12
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 9
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910017752 Cu-Zn Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910017943 Cu—Zn Inorganic materials 0.000 description 6
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N [C].[Pt] Chemical compound [C].[Pt] DSVGQVZAZSZEEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZJQYRCNDBMIAG-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Zn].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn] Chemical class [Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Cu].[Zn].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Ag].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn].[Sn] RZJQYRCNDBMIAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- -1 salts compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
- C25B11/031—Porous electrodes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Abstract
本发明涉及一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，属于材料制备技术领域。将季铵盐与酰胺混合制备得到低共融型离子液体；向低共融型离子液体加入镍盐混合均匀得到离子液体‑镍盐置换体系；向低共融型离子液体加入合金诱导盐混合均匀得到离子液体‑合金盐复合电解液；以铜片作阴极，石墨或惰性阳极作阳极，在离子液体‑合金盐复合电解液中恒电流沉积得到均一相的合金前驱体；合金前驱体为工作电极去合金化得到纳米多孔铜前驱体；将得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于离子液体‑镍盐置换体系中置换，得到三维纳米多孔镍。本发明具有反应条件温和、可控、廉价、无污染、工艺简单、产品质量稳定等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，属于材料制备技术领域。
背景技术
镍及其合金因具有成本低、来源广、催化析氢活性高和耐蚀性强等特性，成为析氢电极材料的研究热点，是公认有望替代贵金属的理想电极材料。同时，研究发现增大电极的比表面积(纳米构型)可有效提高电极材料的催化析氢性能。因此，利用特殊方法获得具有高比表面积的纳米多孔镍基电极渐成为阴极析氢电极材料研发的一个重要方向。目前，镍及其合金的制备方法主要有物理气相沉积、化学气相沉积、离子溅射法、机械合金法和电沉积法。与前几种方法相比，电沉积法具有流程短、操作温度低、能耗小、合金质量、组分及微观结构容易控制等优点而备受青睐。然而，传统水溶液电沉积制备镍及其合金，受电化学窗口的限制，电沉积过程存在析氢副反应，致使电流效率低、沉积合金的结构疏松、易脱落、性能较差；有机电解液存在热稳定性差、毒性较强等缺点，在使用过程中易挥发，对环境造成污染。
此外，在特殊形貌纳米多孔镍的制备方面，由于镍为电负性金属，受热力学条件限制，采用常规的电沉积合金/去合金法制备纳米多孔镍基材料仍是当前面临的一大难题；水溶液中各元素间的沉积电势相差较大，沉积所得合金组成不易控制，往往不能满足去合金法制备多孔金属的要求，所用合金的制备常常采用熔炼/热处理的方法，能耗大、操作温度高且对设备的要求亦高。寻求具有电化学窗口宽、环境友好、化学热稳定性高等特点的新型溶剂体系以适应当今社会产业技术升级、节能减排的需求，成为绿色电化学领域关注的焦点。
低共熔溶剂通常是由一定化学计量比的季铵盐和氢键给体（如酰胺、羧酸和多元醇等化合物）组合而成的低共熔混合物，具有良好的溶解性和导电性、蒸汽压低和良好的物理化学稳定性等优点，合成原料价格低廉、制作过程简单、无需纯化就可以获得纯度较高的产品，是一种新型的绿色溶剂。低共熔型离子液体由氢键缔合而成，具有有序构型，形成有序结构；其独特的黏度特质使得物质在其中的形核速率更快，易获得纳米尺寸；化学热稳定性高，操作温度100-150℃时，可电沉积制备均相合金。因此，将低共熔型离子液体作为溶剂介质可解决传统纳米金属制备方法存在的工序复杂、能耗大、效率低、设备腐蚀严重、成本高等一系列问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法。本方法以纯铜为基体，原位电解制备纳米多孔铜前驱体经置换沉积实现可控制备纳米多孔镍的新方法。本发明具有反应条件温和、可控、廉价、无污染、工艺简单、产品质量稳定等优势，本发明通过以下技术方案实现。
一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐与酰胺按照摩尔比1:(1~5)混合，在80℃恒温加热条件下制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的低共融型离子液体加入镍盐混合均匀得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的低共融型离子液体加入合金诱导盐混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片作阴极，石墨或惰性阳极作阳极，在温度为80~150℃、阴极电流密度0.20~2mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积0.50~2h，得到均一相的合金前驱体；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨或惰性阳极为对电极，银丝为参比电极，控制电位-0.50~-0.20V去合金化，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为60~100℃置换3~8h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
所述步骤（1）中季铵盐为氯化胆碱、氯乙酰胆碱或四甲基氯化铵。
所述步骤（1）中酰胺为乙二醇、尿素、二甲基甲酰胺或乙酰胺。
所述步骤（2）镍盐为氯化镍或硫酸镍，低共融型离子液体的体积与氯化镍的质量比为100:(500~2500)mL/mg，低共融型离子液体的体积与硫酸镍的质量比为100:(200~1500)mL/mg。
所述步骤（3）中合金诱导盐为氯化锌，其中低共融型离子液体的体积与氯化锌的质量比为100:(200~2500)mL/mg。
本发明的有益效果是：(1)采用该方法可实现原位制备纳米多孔铜；(2)可实现铜置换镍的非常规置换反应；(3)制备所得纳米多孔镍尺寸可通过对纳米多孔铜前驱体空隙尺寸的调整和镍盐浓度、反应时间、反应温度等变量进行调整；(4)不涉及腐蚀性酸或碱，反应条件温和，反应能耗低；(5)廉价、无污染、工艺简单且可循环、产品质量稳定。
附图说明
图1是本发明实施例1电解制备所得产物三维纳米多孔镍的SEM图；
图2是本发明实施例1电解制备所得产物催化析氢极化曲线，测试体系1M KOH溶液，其中Pt/C为商购铂碳催化析氢电极，Ni wire为光滑镍丝，NP-Ni为实施例1制备所得三维纳米多孔镍，NP-Cu为实施例1制备所得纳米多孔铜；
图3是本发明实施例2电解制备所得产物三维纳米多孔镍的SEM图；
图4是本发明实施例2电解制备所得产物催化析氢活性面积测试曲线，测试体系1M KOH溶液，Ni wire为光滑镍丝，Ni/NPC为实施例2制备所得纳米多孔镍。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（氯化胆碱）与酰胺（乙二醇）按照摩尔比1:2混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.050g镍盐（NiCl2）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.250gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，石墨作阳极，阴极和阳极极间距为1cm，在温度为120℃、阴极电流密度2mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积0.5h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为120℃下控制电位-0.40V去合金化0.5h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为60℃置换5h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
上述制备得到的三维纳米多孔镍SEM图如图1所示，催化析氢极化曲线如图2所示，从图2中可以看出所得纳米多孔镍表现出良好的催化析氢活性，较镍丝和未置换沉积的纳米多孔铜，析氢性能有很大提升。
实施例2
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（氯乙酰胆碱）与酰胺（二甲基甲酰胺）按照摩尔比1:3混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.075g镍盐（NiCl2）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为1h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.350gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，石墨作阳极，阴极和阳极极间距为1cm，在温度为150℃、阴极电流密度0.5mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积0.5h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为150℃下控制电位-0.50V去合金化0.2h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为80℃置换3h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
上述制备得到的三维纳米多孔镍SEM图如图3所示，催化析氢极化曲线如图4所示，从图4中可以看出所得纳米多孔镍相对于光滑镍丝，催化析氢活性面积增大了近80倍，展现出良好的析氢性能。
实施例3
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（氯乙酰胆碱）与酰胺（乙二醇）按照摩尔比1:2混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.050g镍盐（NiSO4）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为1h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.450gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，石墨作阳极，阴极和阳极极间距为0.5cm，在温度为100℃、阴极电流密度1mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积1h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为100℃下控制电位-0.40V去合金化1.0h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为90℃置换2h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
实施例4
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（四甲基氯化铵）与酰胺（乙酰胺）按照摩尔比1:2混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.050g镍盐（NiSO4）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为1h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.100gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，石墨作阳极，阴极和阳极极间距为0.5cm，在温度为120℃、阴极电流密度2mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积0.5h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为120℃下控制电位-0.30V去合金化0.25 h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为100℃置换8h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
实施例5
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（四甲基氯化铵）与酰胺（尿素）按照摩尔比1:1混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.150g镍盐（NiSO4）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为1h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.04gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，石墨作阳极，阴极和阳极极间距为0.5cm，在温度为80℃、阴极电流密度0.2mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积2h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为80℃下控制电位-0.20V去合金化0.35h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为80℃置换5h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
实施例6
该低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其具体步骤如下：
（1）将季铵盐（四甲基氯化铵）与酰胺（尿素）按照摩尔比1:5混合，在80℃恒温加热条件下直至形成无色透明制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的10ml低共融型离子液体加入0.250g镍盐（氯化镍）混合均匀（在控制体系温度为80℃、溶解时间为1h、搅拌速度为200r/min的条件下）得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的20mL低共融型离子液体加入0.5gZnCl2合金诱导盐（在控制体系温度为80℃、溶解时间为0.5h、搅拌速度为200r/min）混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片（2.0cm×1.5cm×0.1cm）作阴极，惰性阳极作阳极，阴极和阳极极间距为0.5cm，在温度为90℃、阴极电流密度1mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积1.5h，得到均一相的合金前驱体（Cu-Zn合金）；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨为对电极，银丝为参比电极，在温度为80℃下控制电位-0.25V去合金化0.8h，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为90℃置换6h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将季铵盐与酰胺按照摩尔比1:(1~5)混合，在80℃恒温加热条件下制备得到低共融型离子液体；
（2）向步骤（1）得到的低共融型离子液体加入镍盐混合均匀得到离子液体-镍盐置换体系；
（3）向步骤（1）得到的低共融型离子液体加入合金诱导盐混合均匀得到离子液体-合金盐复合电解液；
（4）以铜片作阴极，石墨或惰性阳极作阳极，在温度为80~150℃、阴极电流密度0.20~2mA.cm-2条件下，在步骤（3）的离子液体-合金盐复合电解液中恒电流沉积0.50~2h，得到均一相的合金前驱体；
（5）在步骤（4）原有的电解液体系下，建立三电极体系，以步骤（4）得到的合金前驱体为工作电极，石墨或惰性阳极为对电极，银丝为参比电极，控制电位-0.50~-0.20V去合金化，工作电极上得到纳米多孔铜前驱体；
（6）将步骤（5）得到的纳米多孔铜前驱体作为模板，静置于步骤（2）得到的离子液体-镍盐置换体系中，控制温度为60~100℃置换3~8h，置换产物经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可得到三维纳米多孔镍。
2.根据权利要求1所述的低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其特征在于：所述步骤（1）中季铵盐为氯化胆碱、氯乙酰胆碱或四甲基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其特征在于：所述步骤（1）中酰胺为乙二醇、尿素、二甲基甲酰胺或乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其特征在于：所述步骤（2）镍盐为氯化镍或硫酸镍，低共融型离子液体的体积与氯化镍的质量比为100:(500~2500)mL/mg，低共融型离子液体的体积与硫酸镍的质量比为100:(200~1500)mL/mg。
5.根据权利要求1所述的低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法，其特征在于：所述步骤（3）中合金诱导盐为氯化锌，其中低共融型离子液体的体积与氯化锌的质量比为100:(200~2500)mL/mg。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610703122.6A CN106222693A (zh) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610703122.6A CN106222693A (zh) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106222693A true CN106222693A (zh) | 2016-12-14 |
Family
ID=57553078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610703122.6A Pending CN106222693A (zh) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106222693A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107419128A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-12-01 | 北京航空航天大学 | 一种三维连通纳米多孔金属的制备方法及其在电解水阴极催化材料上的应用 |
| CN107876065A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-04-06 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体中置换沉积制备纳米镍钯甲醇催化剂的方法 |
| CN109267123A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-01-25 | 沈阳理工大学 | 用于镍钴合金镀层的氯化胆碱类离子液体型电解液及制法 |
| CN110029370A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 上海大学 | 由低值铜镍混合矿电沉积制备高值三元合金的方法 |
| CN110205658A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-06 | 南昌航空大学 | 一种从室温离子液体中电沉积多孔镍镀层的工艺方法 |
| CN111003713A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-14 | 辽宁大学 | 一种基于离子液体三元体系制备无机多孔材料的方法 |
| CN113013404A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-22 | 昆明理工大学 | 一种原位生长型锂离子电池电极Cu2Sb纳米材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103447548A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 昆明理工大学 | 一种离子液体置换-热处理制备Mg2Cu合金的方法 |
| CN104562090A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体原位电解制备纳米多孔铜的方法 |
| CN104947136A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-09-30 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体电解制备氯化亚铜纳米立方体电极材料的方法 |
-
2016
- 2016-08-23 CN CN201610703122.6A patent/CN106222693A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103447548A (zh) * | 2013-08-30 | 2013-12-18 | 昆明理工大学 | 一种离子液体置换-热处理制备Mg2Cu合金的方法 |
| CN104562090A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-29 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体原位电解制备纳米多孔铜的方法 |
| CN104947136A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-09-30 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体电解制备氯化亚铜纳米立方体电极材料的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ANDREW P. ABBOTT ET.AL: "Selective Extraction of Metals from Mixed Oxide Matrixes Using", 《INORGANIC CHEMISTRY COMMUNICATION》 * |
| C. YANG ET. AL: "Facile fabrication of nickel nanostructures on a copper-based template via a galvanic replacement reaction in a deep eutectic solvent", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 * |
| C. YANG ET.AL: "In Situ Electrochemical Fabrication of Three Dimensional", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107419128A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-12-01 | 北京航空航天大学 | 一种三维连通纳米多孔金属的制备方法及其在电解水阴极催化材料上的应用 |
| CN107419128B (zh) * | 2017-06-22 | 2019-03-12 | 北京航空航天大学 | 应用三维连通纳米多孔金属制备电解水阴极析氢电极的方法 |
| CN107876065A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-04-06 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体中置换沉积制备纳米镍钯甲醇催化剂的方法 |
| CN107876065B (zh) * | 2017-09-27 | 2020-02-07 | 昆明理工大学 | 一种低共熔型离子液体中置换沉积制备纳米镍钯甲醇催化剂的方法 |
| CN109267123A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-01-25 | 沈阳理工大学 | 用于镍钴合金镀层的氯化胆碱类离子液体型电解液及制法 |
| CN110029370A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-19 | 上海大学 | 由低值铜镍混合矿电沉积制备高值三元合金的方法 |
| CN110205658A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-09-06 | 南昌航空大学 | 一种从室温离子液体中电沉积多孔镍镀层的工艺方法 |
| CN111003713A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-14 | 辽宁大学 | 一种基于离子液体三元体系制备无机多孔材料的方法 |
| CN113013404A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-06-22 | 昆明理工大学 | 一种原位生长型锂离子电池电极Cu2Sb纳米材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106222693A (zh) | 一种低共熔型离子液体制备三维纳米多孔镍的方法 | |
| CN107081163B (zh) | 一种三维结构的NiWP电催化剂材料制备及应用 | |
| US20110299225A1 (en) | Multi-coated electrode and method of making | |
| CN104480492B (zh) | 一种离子液体电沉积制备Ni‑La合金的方法 | |
| CN103476970A (zh) | 电解提取用阳极以及使用该阳极的电解提取法 | |
| CN104562090A (zh) | 一种低共熔型离子液体原位电解制备纳米多孔铜的方法 | |
| CN108538609A (zh) | 一种铁铜氧化物/铜基电极材料及其制备方法 | |
| CN111634980A (zh) | 一种电化学脱嵌法提锂用电极板的导电支撑材料 | |
| CN106011959A (zh) | 一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法 | |
| CN106591890A (zh) | 一种基于低共熔熔剂原位沉积合金/去合金法制备微纳米多孔银的方法 | |
| CN110284167A (zh) | 一种制备泡沫镍钼合金的电沉积方法 | |
| Nady et al. | Electroplated Zn–Ni nanocrystalline alloys as an efficient electrocatalyst cathode for the generation of hydrogen fuel in acid medium | |
| Ganci et al. | Ni alloy nanowires as high efficiency electrode materials for alkaline electrolysers | |
| AU2007293317B2 (en) | Liquid crystal templated deposition method | |
| CN107653458B (zh) | 一种高比表面磷修饰Co3O4的制备方法 | |
| CN105018982B (zh) | 一种利用离子液体低温电沉积制备钴锰合金的方法 | |
| KR20150103864A (ko) | 알칼리 수전해용 전극촉매의 제조방법, 알칼리 수전해용 전극촉매 조성의 조절방법 및 이를 통해 제조된 알칼리 수전해용 전극촉매 | |
| CN107761142A (zh) | 一种低共熔溶剂电沉积铁铬合金镀层的方法 | |
| WO2013005252A1 (ja) | 電気分解用電極及びその作製方法、並びに電気分解装置 | |
| CN108085723A (zh) | 一种低共熔溶剂电沉积镍铬合金镀层的方法 | |
| WO2013125238A1 (ja) | 電気化学還元装置および、芳香族炭化水素化合物または含窒素複素環式芳香族化合物の水素化体の製造方法 | |
| CN104141151A (zh) | 离子液体电沉积金属单质的方法 | |
| CN106929875B (zh) | 一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法 | |
| Jiang et al. | Facile fabrication of Pt-Cu nanoclusters-decorated porous poly (5-cyanoindole) with high electrocatalytic activity | |
| CN114622238B (zh) | 一种过渡金属基析氢析氧双功能电极的制备及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |