Ni-Co合金的制备及其析氢电催化性能

通过真空熔炼与固溶处理相结合的方法获得Ni_(30)Mn_(70)和Ni_(20)Co_(10)Mn_(70)前驱体合金,利用电化学脱合金化法制备纳米多孔Ni及Ni-Co合金,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析合金相组成和微观结构,运用线性扫描伏安法、交流阻抗、方波电位法及计时电位法研究电极的析氢电催化性能。结果表明:Co的加入与Ni形成协同效应,能够有效提高合金电催化活性,且在一定程度上提高了纳米多孔Ni的电化学稳定性。Ni_(20)Co_(10)Mn_(70)制得的纳米多孔Ni-Co合金表面积是纳米多孔Ni的1.609倍,在0.1 A/cm~2电流密度下,析氢过电位仅128 m V,经10 h连续电解,表现出良好的析氢电催化活性及电化学稳定性。     

Ti/Co3O4/RuO2-IrO2纳米结构阳极电催化析氧研究

目的 研发含纳米结构Co3O4中间层的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极,并对其电化学析氧性能进行研究,以提升Ti/RuO2-IrO2金属氧化物阳极的电化学析氧性能。方法 在Ti基底上电沉积制备Co(OH)2,烧结形成Co3O4纳米片结构,随后采用热分解工艺在Ti/Co3O4表面制备RuO2-IrO2电催化层,从而构建了Ti/Co3O4/ RuO2-IrO2复合阳极。使用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和电化学工作站对涂层的微观表面形貌、物相组成、电化学性能等进行观察与分析。结果 SEM显示出Ti/Co3O4纳米片上RuO2-IrO2的负载量随涂刷次数增加逐渐增多,最终完全遮盖Co3O4纳米片中间层。且随着RuO2- IrO2前驱体溶液涂覆次数的增加,XRD观察到RuO2-IrO2衍射峰强度在逐渐增大。TEM测试显示Co3O4中间层是由纳米颗粒堆叠组成且具有多孔结构。电化学极化曲线测试表明,涂覆三次RuO2-IrO2层的含Co3O4中间层阳极析氧电位最低,当电流密度达到10 mA/cm²时,析氧电位仅为1.326 V(vs. SCE),低于无中间层的Ti/RuO2-IrO2阳极(1.413 V)。循环伏安测试表明,Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的伏安电量达到62.83 mC/cm²,相较于Ti/RuO2-IrO2阳极的23.65 mC/cm²提高了166%。稳定性能试验表明,在经过1 000次循环稳定性试验后,加入Co3O4纳米片中间层的复合阳极的伏安电量降低了35.94%,低于无中间层阳极48.88%的伏安电量损耗率。循环极化试验后的Ti/Co3O4/RuO2-IrO2复合阳极的电化学活性仍明显优于循环极化试验前的Ti/RuO2-IrO2阳极。结论 Co3O4纳米片中间层的加入使得Ti/Co3O4/RuO2-IrO2阳极的电催化析氧性能和稳定性都得到了提升。     

Mo含量对Raney Ni—Mo活性阴极析氢过电位的影响

利用喷涂技术在Raney Ni-Mo活性阴极的基础上研制出了RaneyNi-Mo活性阴极,该阴极的析氢过电位比Raney Ni低,电化学特性比Raney Ni稳定.Raney Ni-Mo中的Mo含量不同,其析氢过电位不同,Mo含量存在一个最佳值,此值与Raney Ni合金中Ni/Al比有关,而与涂层厚度无关.     

Ti6Al4V表面Al_2O_3/MoS_2涂层的阴极等离子电解沉积及性能

利用阴极等离子电解沉积技术(CPED)在Ti6Al4V表面制备了Al2O3/Mo S2减磨耐蚀复合涂层。利用XRD、SEM、EDS等检测手段分析了复合涂层的形貌、物相及元素分布。结果表明,涂层表面呈多孔状,厚度为100μm,由α-Al2O3、γ-Al2O3与Mo S23相组成。涂层与基体结合强度达35 N。与Ti6Al4V相比,该涂层的摩擦系数降低了1/3,腐蚀电位显著提高,腐蚀电流密度下降,有效减缓了基体的腐蚀速率。     

Ni-Cr-Cu三元合金电极制备及其析氢性能研究

以废旧紫铜片为基体,Ni粉、Cr粉为覆膜材料,通过活化反应烧结法制备了Ni-Cr-Cu三元合金电极材料。采用X射线衍射分析(XRD)、场发射电镜(SEM)、能谱(EDS)等对电极的物相、形貌结构、元素分布以及析氢产物进行表征;通过循环伏安、线性极化、交流阻抗等方法测试了合金电极材料的电催化析氢性能。结果表明,Ni-Cr-Cu三元合金薄膜电极具有优异的析氢性能,调节Cr元素的含量可提高其析氢催化活性,在室温条件下,Ni30%Cr-Cu三元合金电极材料在6 mol/L KOH的溶液中析氢性能较好,其析氢过电位仅有-0.13 V (vs RHE),交换电流密度为10 mA/cm~2时对应的极化电位为-0.145 V (vs RHE);经开路电位测试36 000 s后,电极材料的开路电位(η)从0.05 V变化为0.02 V,仅降低0.03 V,表明析氢电极化学稳定性良好。     

高速电喷镀纳米ZrO2/Ni复合层组织及高温氧化性能

通过高速电喷镀工艺在Ni基高温合金K17表面沉积了纳米ZrO2/Ni复合镀层,测定了K17合金和纳米ZrO2/Ni复合镀层在1000℃的氧化动力学曲线,采用SEM、XRD和显微硬度计分析了纳米ZrO2/Ni复合镀层的组织结构、表面形貌和表面显微硬度;实验结果表明,镀层中纳米ZrO2的存在有利于细化复合镀层晶粒,提高复合镀层显微硬度;1000℃氧化5h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,ZrO2和Cr2O3组成,1000℃氧化100h后,纳米ZrO2/Ni复合镀层氧化膜由NiO,NiCr2O4,ZrO2and Cr2O3组成;纳米ZrO2/Ni复合镀层中ZrO2和Cr2O3的存在明显改善了K17合金的抗高温氧化性。     

氯和氢对新型超高强度Cr12Ni4Mo2Co14钢在酸性环境中电化学腐蚀行为的影响

采用极化曲线、电化学阻抗和Mott-Schottky等电化学试验研究了酸性环境中Cl~-和氢对一种新型超高强度Cr12Ni4Mo2Co14钢电化学腐蚀行为的影响。结果表明:Cl-和氢均对Cr12Ni4Mo2Co14钢的阳极钝化区产生影响,随着Cl~-含量和氢含量的增加,点蚀电位负向移动,钝化区间缩短;Cl-通过占据氧空位促进钝化膜中形成Schottky空位对,而金属离子空位聚集会引起钝化膜的破坏;与未充氢Cr12Ni4Mo2Co14钢相比,充氢Cr12Ni4Mo2Co14钢中的施主和受主密度均有所提高,导致阳离子空位浓度提高,局部阳离子空位的聚集可诱导钝化膜的击穿。     

钛基镍钴合金电极的制备及析氢性能

目的降低电极的析氢过电位,提高析氢性能,从而降低电解水制氢的成本,促进氢储能技术的发展。方法通过异相共沉积法,制备了镍钴合金电极。利用场发射扫描电镜(SEM)、电化学交流阻抗(EIS)对纯镍电极及镍钴合金电极进行表征,采用阴极极化曲线(LSV)探究了电沉积液中Ni/Co元素的比例、电沉积电位及电沉积时间对镍钴合金电极析氢性能的影响。结果 SEM结果揭示了纯镍电极及镍钴合金电极表面分别是粒径约为100 nm左右的镍颗粒和镍钴颗粒。EIS结果说明了镍钴合金电极的导电性能优于纯镍电极。此外,纯镍电极、镍钴合金电极的阴极极化曲线测试表明在电流密度为30 mA/cm~2时,镍钴合金电极的析氢过电位比纯镍电极降低55 mV,降低了近20%。结论通过异相共沉积法制备镍钴合金电极,制备方法简单、方便、快速,其析氢性能优于纯镍电极。镍钴合金电极的最优制备工艺条件为:NiSO_4·6H_2O 27 g/L,CoSO_4·7H_2O_3 g/L,H_3BO_3 10 g/L,Na_2SO_4 10 g/L,柠檬酸10 g/L,十二烷基硫酸钠0.1 g/L,pH值4.0,电沉积电位-1.3 V,电沉积时间10 s。     

快淬纳米晶/非晶Mg_2Ni型合金的电化学贮氢动力学研究(英文)

用快淬工艺制备了Mg2Ni型合金,其名义成分为Mg2Ni1-xCox(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)。以XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬合金的结构。用程控模拟电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学。用电位跃迁法计算了氢在合金中的扩散系数。用电化学工作站测试了合金的电化学交流阻抗谱(EIS)和Tafel极化曲线。结果表明,快淬态无Co合金具有典型的纳米晶结构,而Co含量为0.4的快淬态合金具有纳米晶/非晶结构,表明Co替代Ni可以提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力,且快淬态合金的非晶化程度随Co替代量的增加而增加。Co替代Ni显著地提高了合金电化学贮氢动力学。当Co含量从0增加到0.4时,淬速为25m/s的快淬态合金的高倍率放电能力(HRD)从65.3%增加到75.3%,氢扩撒系数(D)从2.22cm2/s增加到3.34cm2/s,极限电流密度(IL)从247.8mA/g增加到712.4mA/g。     

新型超高强度钢Cr12Ni4Mo2Co14在酸性环境中的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸实验研究了一种新型超高强度钢在酸性环境中Cl~-和H对应力腐蚀行为的交互作用,并采用SEM观察了试样断口形貌.结果表明,Cl~-显著提高Cr12Ni4Mo2Co14钢的应力腐蚀敏感性,实验条件下临界Cl~-浓度[Cl~-]c为0.15%左右.当Cl~-浓度高于[Cl~-]c时,Cl~-引发严重的点蚀,应力腐蚀裂纹起源于点蚀坑处.Cr12Ni4Mo2Co14钢在含Cl~-溶液中的断裂机理可以用"滑移-膜破裂"机制进行解释.充氢后的Cr12Ni4Mo2Co14钢发生氢致开裂,断口上出现二次裂纹.临界充氢电流密度i_([H]c)为10 m A/cm~2(溶液p H=5,充氢时间为30 min).当充氢电流密度大于i_([H]c)时,Cr12Ni4Mo2Co14的强度损失和塑性损失趋于最大值.溶液中的Cl~-浓度和材料中的H有复杂的交互作用,并非简单的加和作用.     

TiO2/BDD复合电极在电化学氧化处理药厂废水中的应用

通过水热法在掺硼金刚石（boron-doped diamond,BDD）薄膜电极表面生长出二氧化钛纳米束,制备出具有光电协同催化功能的TiO₂/BDD复合电极。通过电化学工作站表征该电极的电化学性能,并利用该电极对制药废水进行降解实验。研究结果表明:该复合电极具有宽的电化学势窗,酸性、中性和碱性条件下分别达到3 V、4 V和4 V,析氧过电位均达到2 V以上,同时背景电流低,可逆性良好。复合电极对药厂废水的降解具有显著的效果,可以在630 min的时间内,将实验水样的化学需氧量从7339 mg/L降低到19 mg/L,降解率为99.7%。      

Investigation of Electrochemical Hydrogen Storage Kinetics of Melt Spun Nanocrystalline and Amorphous Mg2Ni-type Alloy

用快淬工艺制备了Mg2Ni型合金,其名义成分为Mg2Ni1-xCox(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)。以XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬合金的结构。用程控模拟电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学。用电位跃迁法计算了氢在合金中的扩散系数。用电化学工作站测试了合金的电化学交流阻抗谱(EIS)和Tafel极化曲线。结果表明,快淬态无Co合金具有典型的纳米晶结构,而Co含量为0.4的快淬态合金具有纳米晶/非晶结构,表明Co替代Ni可以提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力,且快淬态合金的非晶化程度随Co替代量的增加而增加。Co替代Ni显著地提高了合金电化学贮氢动力学。当Co含量从0增加到0.4时,淬速为25m/s的快淬态合金的高倍率放电能力(HRD)从65.3%增加到75.3%,氢扩撒系数(D)从2.22cm2/s增加到3.34cm2/s,极限电流密度(IL)从247.8mA/g增加到712.4mA/g。     

Hydrogen evolution reaction on the composite LaNi5/Ni-S alloy film in alkaline medium

通过熔盐电解结合水溶液电沉积方法获得了复合型LaNi5/Ni-S合金镀层. Na3AlF6-La2O3 (质量比为92 : 8) 体系中的熔盐电解实验表明, 由于阴极Ni具有较强的阴极去极化能力, 即使在远未达到La析出电位的 条件下, 仍可获得LaNi$_{5}$储氢合金层. 电化学测试表明, 该复合阴极材料具有较高的电化学活性, 在80 ℃、 30%NaOH溶液中, 当阴极电流密度为150 mA cm-2时, 其析氢过电位仅为75 mV. 循环伏安及开路电位测试表明, LaNi5合金层在电解过程中可吸收一定量的氢, 在电解槽出现断电 或逆电流情况下这些吸收氢可发生放电过程, 避免阴极材料溶出, 从而为该析氢阴极提供电化学 保护.     

复合型LaNi5／Ni—S合金镀层在碱液中的析氢反应

通过熔盐电解结合水溶液电沉积方法获得了复合型LaNi5/Ni-S合金镀层.Na3AlF6-La2O3(质量比为92:8)体系中的熔盐电解实验表明,由于阴极Ni具有较强的阴极去极化能力,即使在远未达到La析出电位的条件下,仍可获得LaNi5储氢合金层.电化学测试表明,该复合阴极材料具有较高的电化学活性,在80℃、30%NaOH溶液中,当阴极电流密度为150 mA·cm-2时,其析氢过电位仅为75 mV.循环伏安及开路电位测试表明,LaNi5合金层在电解过程中可吸收一定量的氢,在电解槽出现断电或逆电流情况下这些吸收氢可发生放电过程,避免阴极材料溶出,从而为该析氢阴极提供电化学保护.     

碱性介质中脉冲镀非晶态Ni-Mo-W合金镀层的电化学性能(英文)

采用脉冲电镀技术获得了高活性Ni-Mo-W析氢合金阴极。以析氢反应过电位为考察指标,确定了脉冲镀Ni-Mo-W合金的最佳电镀条件,如Na2WO4·2H2O浓度、平均电流密度和占空比等。同时,系统研究了Mo和W含量对Ni-Mo-W合金镀层成分和组成的影响规律。结果表明,在二元合金中添加W能有效提高电极的析氢反应活性(η200=80 mV);非晶态Ni-Mo-W合金的组织结构主要取决于Mo含量;与非晶态Ni-Mo合金镀层相比,Ni-Mo-W合金析氢阴极的电化学稳定性得到一定程度的提高。     

静电纺丝技术制备NiFe_2O_4纳米纤维的表征

采用溶胶-凝胶法与静电纺丝技术相结合制备了PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维,在一定温度下进行热处理,得到尖晶石结构的NiFe2O4纳米纤维。利用TG-DTA、XRD、FTIR、SEM、TEM等分析手段对样品的组成及结构进行表征。TG-DTA分析表明,PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纳米纤维的热处理温度高于450℃以后,质量恒定,总失重率为87.8%。XRD与FTIR分析表明,热处理温度高于600℃时,复合纳米纤维已经完全转变成尖晶石结构的NiFe2O4纳米纤维。SEM分析表明,所制备的PVP/[Ni(NO3)2+Fe(NO3)3]复合纤维直径在250～300nm之间,NiFe2O4纳米纤维直径约100nm,长度大于200μm。对NiFe2O4纳米纤维的形成机理进行了探讨。     

Electrochemical Properties of Pulse Plating Amorphous Ni-Mo-W Alloy Coating in Alkaline Medium

采用脉冲电镀技术获得了高活性Ni-Mo-W析氢合金阴极。以析氢反应过电位为考察指标,确定了脉冲镀Ni-Mo-W合金的最佳电镀条件,如Na2WO4·2H2O浓度、平均电流密度和占空比等。同时,系统研究了Mo和W含量对Ni-Mo-W合金镀层成分和组成的影响规律。结果表明,在二元合金中添加W能有效提高电极的析氢反应活性(η200＝80 mV);非晶态Ni-Mo-W合金的组织结构主要取决于Mo含量;与非晶态Ni-Mo合金镀层相比,Ni-Mo-W合金析氢阴极的电化学稳定性得到一定程度的提高。     

电沉积制备(Ni-W-P)-TiO_2纳米复合电极的催化析氢性能

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-W-P)-TiO2复合电极,讨论TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响。采用SEM和XRD对电极的表面形貌和晶体结构进行分析,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行评价,并推测其反应机理。结果表明:(Ni-W-P)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-W-P固溶体相构成的复合电极,具有较高的催化析氢活性;在25℃、0.5mol/LH2SO4介质中(Ni-W-P)-TiO2电极的表观交换电流密度是Ni-W-P合金电极的2.7倍,是Ni电极的53倍;当电流密度为100mA/cm2时,该电极电势相对于Ni-W-P电极正移了176mV,相对于Ni电极正移了581mV;(Ni-W-P)-TiO2复合电极催化活性的提高主要源于反应机理的改变,复合电极表面的TiO2纳米粒子与Ni-W-P合金具有明显的电子协同效应。     

Mg与In合金化对Al-Ga-Mn阳极合金组织和性能影响

基于Al-Ga-Mn合金,单独添加Mg及复合添加Mg、In元素制备了Al-Ga-Mn-Mg、Al-Ga-Mn-Mg-In合金。分别测定该3种铝阳极合金在40℃,4 mol·L~(-1)的Na OH溶液中的开路电位、交流阻抗谱、极化曲线、恒电流放电曲线和析氢速率,并观察合金的微观组织及静态腐蚀后的表面形貌。结果表明,在Al-Ga-Mn合金中单独添加Mg元素,显著提高合金的电化学性能,但析氢速率变化不大。而当Mg、In元素复合添加时,不仅提高合金电化学性能,也显著降低合金的析氢速率。Al-Ga-Mn-Mg-In合金的综合性能表现较好,其开路电位和放电电位分别为-1.797 V、-1.485 V,而析氢速率仅为0.186 m L·cm~(-2)·min~(-1)。     

脉冲电沉积WC-Co-Ni镀层的制备及性能研究

目的提高WC-Co-Ni纳米晶复合镀层的综合性能。方法利用脉冲电沉积法制备WC-Co-Ni纳米晶复合镀层,分析镀层的结构、表面形貌及元素成分,测试镀层的显微硬度。对WC-Co-Ni纳米晶复合镀层和304不锈钢进行5%(质量分数)H2SO4溶液浸泡实验,计算腐蚀速率,对比其耐蚀性。结果当脉冲参数为阴极电流密度5 A/dm2、脉冲占空比50%、脉冲频率2000 Hz时,施镀2 h制备的WC-Co-Ni复合镀层为纳米晶结构。镀层表面平整、光亮,无裂纹,由立方晶型的Ni、六方结构的WC和立方晶型的Co组成,WC-Co颗粒均匀弥散在纳米晶Ni镀层内,且m(Ni)∶m(W)∶m(C)∶m(Co)=6∶2∶1∶1。WCCo纳米颗粒起到了促进形核的作用,晶粒尺寸大多分布在20 nm左右。WC-Co纳米颗粒对镀层起到了弥散强化作用,使复合镀层的显微硬度达到600HV。在浸泡腐蚀实验中,随着温度从20℃升高至80℃,复合镀层的腐蚀速率增加缓慢,20℃下的腐蚀速率仅为0.4192 mm/a,80℃下的腐蚀速率也低于20mm/a。结论脉冲电沉积法制备的WC-Co-Ni纳米晶复合镀层硬度高于传统的不锈钢材料,耐蚀性也优于304不锈钢,综合性能较好。