AC/Ni-Co复合电极材料的制备及其催化析氢性能

采用复合电沉积法制备了AC(活性炭) / Ni-Co 复合电极。XRD 和SEM 测试结果表明, AC 微粒的复合未改变Ni-Co 合金电极的物相结构, 但使镀层的表面粗糙度和真实表面积增大。通过稳态阴极极化曲线和电化学交流阻抗技术考察了不同电极在1 mol·L-1 NaOH 溶液中的催化析氢性能, 结果表明, 镀液中AC 含量为3 g·L-1时所制备的AC/ Ni-Co 复合电极较Ni 电极和Ni-Co 合金电极具有更高的催化析氢活性, 电流密度为30 mA·cm-2时, 析氢反应极化电位分别比Ni 电极和Ni-Co 合金电极正移230 mV 和140 mV , 表观交换电流密度分别是Ni 电极和Ni-Co 合金电极的42 倍和9 倍, 复合电极催化析氢性能的提高主要归因于电极真实表面积的增大。      

复合电沉积制备（Ni-Mo）-TiO2电极及其电催化析氢性能

为开发新型廉价高效的析氢材料,用恒电流复合电沉积方法制备了(Ni-Mo)-TiO2复合电极,讨论了TiO2悬浮量和电沉积时间对电极催化析氢性能的影响.用XRD和SEM对电极的晶体结构和表面形貌进行了表征,以稳态极化曲线对电极的催化析氢特性进行了评价.结果表明,(Ni-Mo)-TiO2电极是纳米TiO2粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合电极.电极具有较高的催化析氢活性.在25℃、0.5mol.dm-3H2SO4溶液中其表观交换电流密度是Ni-Mo合金电极的2.6倍,是Ni电极的60倍.在电流密度为100mA·cm-2时,电极电势相对于Ni-Mo电极正移了120mV,相对于Ni电极正移了542mV.催化活性的提高源于反应机理的改变,表观活化吉布斯自由能相对于Ni-Mo合金电极降低了24.48kJ·mol-1.     

脱合金化制备纳米多孔Ni、NiO阳极材料及其电催化析氧性能

采用快速凝固与脱合金化相结合的方法制备纳米多孔Ni,经热处理氧化获得纳米多孔NiO,运用XRD、SEM、TEM、BET等对纳米多孔Ni、NiO的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,并通过循环伏安、稳态极化、电化学阻抗法研究了其作为电极的电催化析氧性能。结果表明,Ni_(15)Al_(85)和Ni_5Al_(95)脱合金化后均获得了纳米多孔Ni,Al含量的增加使得Ni的孔径尺寸与骨架强度减小,Ni_5Al_(95)形成的纳米多孔Ni在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位比Ni_(15)Al_(85)形成的纳米多孔Ni低95 mV,但随着反应的进行,纳米多孔Ni表面的孔洞开始坍塌和脱落,导致其析氧稳定性降低。NiO继承了Ni的纳米多孔结构,比表面积和骨架强度进一步增大,Ni_5Al_(95)合金获得的纳米多孔NiO在10 mA·cm~(-2)电流密度下的析氧过电位仅为357 mV,相比Ni电极降低了14. 3 mV,室温下析氧反应的表观交换电流密度是Ni电极的1. 2倍,表观活化自由能降低了8. 59 k J·mol~(-1),经1 000圈循环伏安后过电位降低了12 mV(J=100 mA·cm~(-2)),具有优良的电催化析氧性能和良好的稳定性。     

非晶态Ni-W-WC复合镀层的制备及镀层性能研究

在非晶态Ni—W合金镀液中加入WC微粒，采用复合电沉积工艺制各非晶态Ni—W—WC复合镀层，井考察了复合镀层在碱性介质中的电催化析氢性能。结果表明，复合镀层中WC微粒的含量随镀液中WC微粒的浓度和电流密度的增加而增加；加入WC微粒后所获得的复合镀层仍然是非晶态结构；复合电板的电催化析氢性能明显优于Ni—W合金电板，性能的提高与其较高的比表面积和较低的析氢反应标准活化自由能有关。     

Ni-S-Co涂层电极的制备及其电化学性能的研究

采用电沉积的方法以泡沫镍为基体制备出非晶Ni-S-Co合金电极.用电化学测试方法分析涂层的电化学行为.结果表明,较好的制备涂层电极条件为: CoSO4·7H2O掺杂浓度为10g/L,电流密度为50mA/cm2,温度为50℃,电沉积时间为40min,pH值为4.当电解电流密度为1200A/m2时,非晶Ni-S-Co合金电极的极化电位较非晶Ni-S合金电极低95mV,较Ni金属电极低405mV;根据Tafel曲线计算出Ni、非晶Ni-S以及非晶Ni-S-Co电极的表面活化能分别为49.5、40.3和38.6kJ/mol.Ni-S-Co电极具有更高的交换电流密度和更低的析氢活化能,因此具有更高的析氢催化活性.     

脱合金化制备纳米多孔Ni-Fe合金及其电催化性能

采用真空熔炼与固溶相结合的方法获得原子分数为Ni_30-xFe_xMn₇₀(x=0,10,20)的前驱体合金,通过脱合金化方法制备纳米多孔Ni及Ni-Fe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:加入Fe获得了片状结构的纳米多孔Ni-Fe合金,提高了纳米多孔Ni的表面积,且Fe与Ni产生协同效应,能够有效提高合金的析氢电催化活性。当Fe含量为10%(原子分数)时,脱合金化得到的纳米多孔Ni-Fe合金表面积最大,析氢电催化性能最好,在0.1A/cm^2电流密度下,析氢过电位仅56mV,经10h连续电解,表现出良好的电催化活性和电化学稳定性。     

稀土铈对镍-钴合金电极的析氢催化性能的影响

采用电沉积方法制备了Ni—Co和Ni—Co(RE)合金电权。通过电化学方法研究了其在7mol/L KOH溶波中的析氢电催化活性。实验发现，与Fe电权相比，Ni—Co和Ni—Co(RE)合金电权的析氢电位正移，其中Ni—Co(RE)合金电权的析氢电位正移250mV。通过扫描电镜和合金镀层成分分析，探讨了稀土饰对Ni—Co合金电权析氢电催化性能的影响。结果表明，稀土饰的加入提高了合金电权在7mol/L KOH溶液中的析氢电催化活性和电化学稳定性。有利于降低槽压，减少能耗。     

Ti含量对Ni-Ti镀层形貌及其电解析氢性能的影响

在Ni镀液中添加2g/L、4g/L的-400目的 Ti粉,获取Ni-7.8at%Ti、Ni-35at%Ti镀层,并对所制备的镀层进行了结构和析氢性能分析。结果表明:随着镀液中Ti粉的添加,镀层中Ti含量增加,镀层结构呈现多孔性,镀层的表面积得到大幅度提升。在25℃、6mol/L的NaOH溶液中的电解析氢实验表明:Ni-Ti镀层电极比Ni镀层电极具有更好的析氢性能,且析氢性能随着Ni-Ti镀层中Ti含量的增加而增强;长时间浸泡之后的电解析氢表明Ni-Ti镀层电极在碱性溶液中有良好的稳定性。     

电沉积非晶态Co-W合金镀层在碱性溶液中的电催化析氢研究

利用恒电流直流电沉积方法在Cu基底表面制备了Co-W合金镀层,当镀液中WO_4~(2-)浓度≥0.075 mol/L时镀层为非晶态结构。电化学研究表明,非晶态Co-W合金镀层在1 mol/L NaOH溶液中表现出良好的电催化析氢活性,过程受Volmer-Heyrovsky路径控制。W含量约为40.1%(质量分数)的Co-W合金镀层析氢活性最强,其表观交换电流密度j_0为3.17×10~(-5)A/cm~2;当电位负于-1.464 V(相对于饱和甘汞电极电位)后该Co-W合金镀层的阴极电流密度超越了商用Pt片。结合电化学阻抗分析获知,由于镀层本征催化活性和比表面积(或电化学活性面积)均得到提升,使得非晶态Co-W合金镀层析氢活性获得提高。     

钛基复合镀Pt-ZrO2电极镀层及其析氢电催化性能

为了寻找电化学工业理想的电催化电极,通过复合电沉积技术制备了钛基复合镀Pt-ZrO2电极.测试证明,Pt-ZrO2电极镀层结合力强、硬度高、耐腐蚀和耐热性能优良.钛基复合电沉积Pt-ZrO2电极作为阴极,在300g/L NaCl溶液中(60℃,阴极电流密度300 mA/cm2)电解能降低氢超电势580 mV.结果表明,钛基复合镀Pt-ZrO2电极是优良的析氢电催化电极,电催化性能的增加除了较小的反应电阻外,较大的表面粗糙度也是一个重要因素.     

Electrochemical properties of the ball-milled LaMg10NiMn alloy with Ni powders

The electrochemical characteristics of the ball-milled LaMg₁₀NiMn alloys with Ni powders were investigated. It was found that the ball-milled LaMg₁₀NiMn + 150 wt.% Ni composite exhibited higher first discharge capacity and better cycle performance. By means of the analysis of electrochemical impedance spectra (EIS), it was shown that the existence of manganese in LaMg₁₀NiMn alloy increased the electrocatalytic activity due to its catalytic effect, and destabilized metal hydrides, and so reduced the hydrogen diffusion resistance. These contributed to the higher discharge capacity of the ball-milled LaMg₁₀NiMn–Ni composite. According to the analytical results of X-ray diffraction (XRD), EIS and steady-state polarization (SSP) experiments, the inhibition of metal corrosion is not the main reason for the better cycle performance. The main reason is that the electrochemical reaction resistance of the ball-milled LaMg₁₀NiMn–Ni composite is always lower than that of the ball-milled LaMg₁₀Ni₂–Ni composite because the former one contains manganese, which is a catalyst for the electrode reaction.     

稀土铈对镍-钴-磷合金电极的析氢催化性能的影响

采用自行研制的复合配合剂,用化学沉积法在酸性体系中制备了Ni-Co-P和Ni-Co-P稀土合金电极.研究了稀土元素铈对Ni-Co-P合金电极的析氢电催化活性和电化学稳定性的影响.通过电化学方法测定合金电极在7 mol/L KOH溶液中的阴极极化曲线、Tafel曲线和电化学稳定性曲线,结果表明,与Ni-Co-P合金电极相比,Ni-Co-P(RE)合金电极的析氢电位正移约90 mV,Ni-Co-P(RE)合金电极具有较优的析氢电催化活性和电化学稳定性.此外,还通过X射线衍射、扫描电镜和合金镀层成分分析,结果表明,稀土元素铈的加入使非晶态Ni-Co-P合金镀层晶粒细化,但稀土元素铈不与合金共沉积,只是起到改变镀层组织结构的作用.     

石墨化介孔碳包裹WC纳米粒子的构建及其氧还原性能研究

采用模板复型辅助的化学气相沉积法(CVD)成功制备出一种非贵金属的氧还原反应(ORR)催化剂材料—包裹碳化钨纳米粒子的石墨化介孔碳(WC/MG)复合物。制备的介孔结构WC/MG复合材料不仅具有高氧还原反应电化学催化活性, 还表现出良好的电化学稳定性。在O₂饱和的0.1 mol/L KOH电解质溶液中, 900℃制备的样品WC/ MG-900其半波电势(E_1/2)和极限电流密度仅比商用贵金属催化剂Pt/C分别低50 mV 和 0.2 mA/cm²。Koutecky- Levich曲线和旋转环盘电极实验均表明, 该介孔结构的WC/MG复合材料表现出近似4电子的ORR反应途径, 具有可与Pt/C催化剂相比拟的ORR催化活性, 以及比Pt/C更优越的电化学稳定性和耐甲醇性能, 使得该介孔结构WC/MG复合物在氧还原电极材料中表现出良好的应用前景。     

Ti/Pb-WC复合镀电流密度对镀层性能的影响

为了寻找理想的电催化电极及减少制备工序,采用复合电沉积方法在钛基材上制备了Pb-WC镀层.采用SEM、电化学测试等对纯铅层及Pb-WC镀层的表面形貌、元素组成及电化学性能进行了对比研究,分析了电流密度对沉积速率以及镀液中WC浓度对镀层中WC含量的影响.结果表明:电流密度为4 A/dm2,镀液中WC的浓度为30 g/L时...     

Electrocatalytic evolution of hydrogen on the NiCu/Al2O3/nano-carbon network composite electrode

We present a way to fabricate the NiCu/Al₂O₃/nano-carbon network (NCN) composite electrode by coelectrodepositing NiCu particles, using a novel conductive alumina/NCN composite material as the support. The morphology, crystalline phases, and compositions are characterized by field-emission scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectroscope, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy. The electrocatalytic behaviors of this NiCu/Al₂O₃/NCN composite material for hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline solution are studied by cathodic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and chronoamperometry. The results show that nickel–copper particles are briefly deposited and uniformly distributed over the carbon layer of the conductive ceramics between alumina grains, in the form of a NiCu solid solution with face-centered cubic structure. The NiCu/Al₂O₃/NCN composite displays a high electrochemical stability in alkaline solution and relatively high electrocatalytic activity for HER due to its relatively high real surface area and high intrinsic electrocatalytic effect of NiCu alloy particles. The associated kinetic parameters of HER are systematically investigated using EIS.     

非晶Nd-Ni-B/NF稀土复合电极材料的制备及其析氢性能

本研究采用简单的一步化学沉积法制备非晶纳米Nd-Ni-B/NF稀土复合电极并研究其析氢(Hydrogen evolution reaction, HER)性能。通过各种测试方法对纳米电极材料进行物相分析和形貌表征,并探索其电催化析氢性能和稳定性。结果表明, 稀土Nd可提高电极的电催化析氢性能, 当硝酸钕浓度为3 g?L^-1时, 恒温35 ℃下施镀1 h, 制备的Nd-Ni-B/NF电极析氢性能最佳。Nd-Ni-B/NF(Nickel foam)电极在1.0 mol?L^-1KOH 溶液中, 20 mA?cm^-2电流密度下的析氢过电位仅为180 mV, Tafel斜率为117 mV?dec^-1, 析氢反应由Volmer-Heyrovsky步骤控制。此外, Nd-Ni-B/NF电极具有优越的电化学稳定性, 在持续电解12 h或2000次循环伏安测试后, 催化剂的活性没有明显衰减。     

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料 MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料 MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在 N2饱和的0.5 mol/L H2SO4溶液中对材料的电催化性能进行了检测.实验结果表明,GO 的掺杂能显著提升金属有机框架材料 MOF(Ni)-74的电催化活性.其中 GO 含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462 V,塔菲尔斜率为110 mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性.     

FeOOH-Ni(OH)2复合材料的制备及其电催化析氧性能

以碳纤维布（CFC）为基底,通过两步法(恒电流电沉积法、溶剂热法)成功制备了FeOOH-Ni(OH)₂复合材料。与FeOOH和Ni(OH)₂相比,该FeOOH-Ni(OH)₂复合材料作为电催化剂时,电催化析氧反应(OER)活性显著提高。在1 mol/L KOH电解质溶液中,达到10 mA·cm?2电流密度时所需要的过电位仅为270 mV,Tafel斜率为78 mV/dec,电化学阻抗谱进一步揭示了电解过程中良好的动力学特性。FeOOH-Ni(OH)₂复合材料在碱性介质中具有优异的稳定性,其在高电流密度下(50 mA·cm?2)的过电势经过连续24 h的测试之后几乎没有发生明显变化。FeOOH和Ni(OH)₂之间的强电子相互作用和协同效应有效提高了电导性,促进了电荷转移;此外,这种核壳结构有效增强了电催化活性面积,进而增强了其电催化析氧性能。      

纳米晶碳化钨薄膜的析氢催化性能

采用等离子体增强化学气相沉积法制备了具有纳米结构的碳化钨薄膜, 采用XRD、EDS、SEM方法表征了薄膜的表面形貌、化学组成和物相结构. 这种碳化钨纳米晶薄膜具有巨大的电化学比表面积、很好的电催化活性和电化学稳定性. 通过测试和计算表明, 几何面积为1cm²碳化钨薄膜/泡沫镍电极、碳化钨薄膜/镍电极的电化学比表面积分别为83.21和64.13cm2; 该薄膜电极材料的a值为0.422～0.452V, 接近低超电势材料; 析氢交换电流密度为4.02～4.22×10^-4A/cm²; 当超电势为263mV时, 其析氢反应的活化能为45.62～45.77kJ/mol.