脉冲电沉积Ni-P合金析氢电极的研究

研究了双脉冲电沉积法制备Ni-P阴极的工艺,以及在这些电极上析氢的催化活性.实验结果表明在合适的脉冲参数下,用双脉冲电沉积法制备的Ni-P合金电极比用直流电沉积法制备的有更高的析氢催化活性;通过改变电沉积参数,制备了磷含量在质量分数5.8%～10.0%的各种电极,其中磷含量在质量分数6.0%左右的Ni-P合金电极具有优良的析氢催化性能,采用EDXRF、XRD及SEM方法研究了Ni-P合金镀层的成分和组织结构,探讨了Ni-P合金电极的催化析氢活性与其组织结构的关系.     

Ni—Co—Mo镀层的析氢性能研究

研究了获得Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｏ复合镀层的最佳工艺条件及该镀层的析氢催化活性,依经最佳工艺条件制得Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｏ复合电极,其析氢超电势η１００为１１２．８ｍＶ,比不加Ｍｏ粉制得的Ｎｉ－Ｃｏ合金电极（η１００＝２０４．８ｍＶ）低９２ｍＶ,比纯镍片（η１００＝４５３ｍＶ）低３４０．２ｍＶ。     

电沉积Ni La P合金上析氢的研究

在１ ｍｏｌ·Ｌ－ １ 　ＫＯＨ 水溶液中测量了Ｎｉ 电极和Ｎｉ Ｌａ Ｐ合金电极上析氢反应的极化曲线．实验结果表明,与镍电极相比,Ｎｉ Ｌａ Ｐ合金电极上析氢的速度比Ｎｉ 电极约大１０ 倍,析氢电势正移２００ ～３００ ｍＶ（ 在ｉｃ ＝ １００～１５０ｍＡ·ｃｍ － ２） ．显示出Ｎｉ Ｌａ Ｐ合金具有较高的析氢催化活性,有利于降低槽电压,减少能耗．     

Ti/RuO_2-Co_3O_4阳极析氧性能

为制备高性能析氧电极,采用热分解法在400℃温度下制备Ti/RuO2(x)-Co3O4(1-x)(0≤x≤1,x为Ru的摩尔分数)复合氧化物电极,通过电极开路电压、循环伏安曲线及极化曲线等分析其在1.0mol/LKOH溶液中的析氧催化活性及析氧动力学.结果表明,摩尔分数为10%的RuO2使电极催化活性急剧变化,摩尔分数为50%的RuO2复合氧化物电极具有最大的伏安电荷(429.63mC.cm-2)、最高的表面粗糙度(1786),其析氧性能最佳;Ti/Co3O4在高、低过电位区域电极对OH-的反应级数分别近似为1.0和2.0,含RuO2电极反应级数均为1.0.     

纳米Cr颗粒对Ni-Mo复合镀层性能的影响

为了研究纳米Cr颗粒对Ni-Mo复合镀层性能的影响,采用脉冲电沉积方法制备具有不同Cr含量的Ni-Mo复合镀层.利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别观察和分析复合镀层的组织形貌及结构.采用电化学测试和X射线光电子能谱研究复合镀层的析氢性能和耐蚀性能.结果表明:随着镀液中纳米Cr颗粒含量的增加,镀层晶粒得到细化,析氢过电位增大,复合镀层析氢性能得到提高;当镀液中纳米Cr颗粒含量为20 g/L时,复合镀层表面钝化膜中MoO₃含量较高,且可与Cr产生协同效应,因而复合镀层具有较好的耐蚀性能;但随着镀液中纳米Cr颗粒含量的进一步增加,复合镀层中沉积的Cr元素含量降低,复合镀层的析氢性能和耐蚀性能均降低.因此,当镀液中纳米Cr颗粒含量为20 g/L时,复合镀层具有较好的析氢性能和耐蚀性能.     

三维自支撑Ni_2P纳米片阵列的制备及析氢性能

开发性能优异的电解水析氢催化剂,减小析氢反应的过电位,降低氢燃料制备成本是电解水制氢技术应用的关键。采用恒电位沉积技术在镍泡沫上制备出镍羟基氧化物(Ni-LDH)纳米片前驱体,再通过低温磷化得到Ni_2P纳米片阵列,并作为自支撑电极用于碱性环境下的催化析氢反应。结果表明:调整恒电位沉积时间能够有效调节Ni-LDH纳米片的尺寸及分布;当电沉积时间为7min时,前驱体形成均匀的纳米片阵列且没有明显堆积;经过磷化得到的Ni_2P纳米片具有最大的双电层电容(40.1mF/cm~2),催化析氢电流密度为10.0mA/cm~2时所需的过电位最小(134.0mV),塔菲尔斜率最低(91.0mV/dec);三维自支撑Ni_2P纳米片阵列连续测试24h后得到的析氢电流稳定,表明Ni_2P纳米片阵列具有很好的析氢稳定性,在碱性环境下有电解水获得氢气的潜力。     

不同Pt与Ni质量比的Pt-Ni复合电极析氢性能实验

为降低PEM制氢Pt电极成本,采用电化学沉积法制备以泡沫镍为基材微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光谱仪对制备的Pt-Ni复合电极进行表征,采用电化学工作站和PEM电解池对Pt与Ni质量比分别为1∶7、1∶11、1∶12、1∶14和1∶23的5种不同复合电极及泡沫镍电极的析氢性能进行电化学对比分析实验和PEM制氢对比实验。结果表明：以泡沫镍为基材,采用电化学沉积法制备的Pt-Ni复合电极性能稳定,沉积Pt质量的多少对Pt-Ni复合电极的析氢性能有较大影响;存在一个最佳Pt与Ni质量比,实验条件下的最佳Pt与Ni质量比为1∶12,沉积Pt量过多和过少都会使其析氢性能降低,过多造成的Pt沉积堆叠相比较少对析氢性能的影响更加明显。在制备微量Pt沉积的Pt-Ni复合电极时,要坚持以最佳Pt与Ni质量比为基准和沉积Pt量“宁少毋多”的原则,实际工程应用中应避免“沉积Pt量越多电极性能越好”的误区。     

具有高产氢反应催化活性的纳米多孔Ni基合金电极

为制备具有高催化活性的纳米多孔Ni基合金电极用于碱性电解水产氢,首先制备了Ni、NiCo、NiCu和NiFe 4种Ni基合金条带;基于NiCu和NiCo合金体系,利用脱合金化法制备了纳米多孔NiCu和NiCo合金;采用XRD、BET、TEM、LSV等方法分析Ni基合金的晶体结构、形貌结构和电化学性能.结果表明:Ni基合金均为面心立方晶型的单相固溶体;纳米多孔NiCo合金具有均匀的多孔结构,孔径分布为3~6 nm;与原Ni基合金相比,纳米多孔NiCu和NiCo合金的过电势和塔菲尔(Tafel)斜率大幅降低,催化活性明显提高,纳米多孔NiCo合金在电流密度20 m A/cm~2下过电势为140 m V,Tafel斜率为60 m V/dec),接近于Pt.因此,选择具有协同作用的掺杂元素和构建纳米多孔结构是提高Ni基合金电极产氢反应催化活性的有效途径.     

电沉积Ni-Ce-P合金上析氢电催化的研究

铜基体上电沉积制得的Ni-Ce-P合金用作析氢电极时,其上的析氢速率比Ni电极上的析氢速率约大10倍,析氢电势正移200多mV,表明该电极具有较高的析氢电催化活性.用Ni-Ce-P合金的SEM谱图和XPS谱图讨论了析氢的电催化机理.     

含稀土La的镍基合金电镀及其析氢电催化行为研究

用正交实验研究了含稀土La的镍基合金Ni-La-P电沉积的最佳工艺条件,以此合金作阴极测得析氢阴极极化曲线,结果表明,合金电极上析氢速率比Ni电极上约大10倍,析氢电势正移300-400mV,显示出含稀土La的镍基合金具有较高的析氢电催化活性.根据XPS谱图讨论了析氢电催化的机理.     

铂纳米线阵列电极对肼的电催化性能

以阳极氧化铝为模板,采用直流电沉积法制备了铂纳米线阵列电极。用扫描电子显微镜,X射线衍射等手段对铂纳米线阵列电极的形貌与结构进行了表征,同时应用循环伏安法和计时电流法测试研究了其对肼的电催化氧化性能.结果表明,铂能够在氧化铝模板孔洞中完整地沉积生长,且纳米线直径与氧化铝模板孔径一致,约为50 nm;铂纳米线阵列电极对肼有明显的电催化活性,且其催化活性与肼浓度及扫描速率有关,肼浓度越大,催化活性越高,当肼浓度为50 mmol/L时,电流密度可达48 mA/cm2,约是铂柱电极的3倍;扫描速率越快,电流密度越大,且与峰电流密度的平方根成正比.铂纳米线阵列电极对肼也具有良好的催化稳定性和耐受性.     

H2SO4溶液中表面改性铝电极的电化学性能研究

在弱极化区测量了H2SO4溶液中表面改性铝电极的阳极极化曲线。研究了表面覆盖层对极板在H2SO4介质中电化学腐蚀性能的影响。由弱极化区数据,利用Vicor程序分别计算了三个铝电极的腐蚀电流密度、阴、阳极Tafel参数。同时研究了H2SO4溶液中氢在铝电极上的过电势。结果表明,在H2SO4溶液中,离子注入铅的铝电极的耐蚀性最佳,且具有较高的析氢过电势。     

聚吡咯与十二烷基苯磺酸钠修饰的钯-镍双金属电极的制备与性能表征

采用电沉积法,以钛(Ti)网为基体材料,分别用聚吡咯(PPy)修饰、PPy与十二烷基苯磺酸钠(SDBS)联合修饰,制备了钯-镍(Pd-Ni)双金属催化电极(Pd-Ni/PPy/Ti电极和Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极),探讨了SDBS掺杂对电极电化学催化活性的影响.循环伏安(CV)测试表明,在研究范围内,Pd-Ni/PPy/Ti电极的最大氢吸附峰电流值为-93 mA,Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极的最大氢吸附峰电流值为-154 mA,后者的电催化性能更优.用扫描电镜(SEM)观察了引入PPy和SDBS后电极表面形态的变化.利用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)分析了电极表面Pd、Ni的负载量.X射线衍射(XRD)测试结果表明在2种电极上都形成了钯镍合金.实验表明,制备过程中引入表面活性剂SDBS,使Pd-Ni(SDBS)/PPy/Ti电极上的钯负载量减少,同时电催化性能提高,电化学脱氯潜能大.     

Effects of dispersant on performance of Ni-Zn batteries

A new additive of sodium hexametaphosphate (SHMP) was introduced to the paste of zinc electrode, with the purpose of preventing the zinc active materials from agglomerating and improving the stability of batteries. The properties of the zinc electrodes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), constant current charge/discharge measurement, self-discharge test and hydrogen collection experiment. The photographs of zinc electrode show that SHMP can significantly break up the agglomeration, uniformize the particle distribution and increase the surface area, which are advantageous to improve the electrochemical performance of zinc electrode. The experimental battery shows a 97 times cycling life and a 30.2% remaining capacity after 4 d storage. The hydrogen collection experimental results indicate that the SHMP can decrease the ratio of hydrogen evolution. Therefore, the corrosion of zinc electrode is suppressed and the charge/discharge efficiency is enhanced.     

MLNi_4Cr和MLNi_4Si贮氢电极的性能

利用交流阻抗、循环伏安及扫描电镜（ＳＥＭ）观察等方法，测定了ＭＬＮｉ４和ＭＬＮｉ４Ｓｉ（ＭＬ：富镧混合稀土金属）贮氢电极的性能，并对两电极性能差别的原因进行了分析和讨论．结果表明，ＭＬＮｉ４Ｃｒ电极比ＭＬＮｉ４Ｓｉ电极易活化、放电容量大、过电位小以及快速放电能力强；而ＭＬＮｉ４Ｓｉ电极具有较好的循环充放电特性．     

MLNi_4Cr和MLNi_4Si贮氢电极的性能

利用交流阻抗、循环伏安及扫描电镜（ＳＥＭ）观察等方法，测定了ＭＬＮｉ４和ＭＬＮｉ４Ｓｉ（ＭＬ：富镧混合稀土金属）贮氢电极的性能，并对两电极性能差别的原因进行了分析和讨论．结果表明，ＭＬＮｉ４Ｃｒ电极比ＭＬＮｉ４Ｓｉ电极易活化、放电容量大、过电位小以及快速放电能力强；而ＭＬＮｉ４Ｓｉ电极具有较好的循环充放电特性．     

不同基体材料的载钯修饰电极的制备及比较

以玻碳板、钛网和泡沫镍为基体材料,通过电沉积法制备载钯催化电极,对比研究基体材料对电极电催化活性的影响.循环伏安测试表明,Pd/GC电极、Pd/Ti电极和Pd/foam-Ni电极的氢吸附峰值分别为-23.46 mA、-59.57 mA和-60.53 mA.扫描电镜分析表明,基体材料影响钯在电极表面的沉积形态,GC板表面呈菱形块状,Ti网表面呈现针状结构,foam-Ni表面呈绒毛状.多孔foam-Ni及Ti网比表面积较大,Pd沉积后拥有更多的催化位点,增强了电极的电催化性能,增大了电极的脱氯潜能.     

用于高效产氢的多功能Co-B 催化剂

通过简易的溶液沉淀法,一步制备了几种纳米级钴硼(Co-B)催化剂, Co-B化合物可用作多功能催化剂,主要用于水解NaBH4和电解水制氢。研究发现Co-B的催化活性与制备工艺密切相关。以四氢呋喃(THF)为溶剂制备的Co-B化合物,当Co、B原子比为1.8时, Co-B化合物展现了较高的催化活性,催化NaBH_4水解产氢速率可达7.45 L/(min·g)。此外,在100 A/m~2的电流密度下, Co-B化合物可催化电水解,其析氢反应和析氧反应的过电位分别为270 mV和310 mV。     

CdS纳米线的溶剂热合成及其光催化产氢性能

采用乙二胺溶剂热法制备了CdS纳米线(NWs),探究了乙二胺用量及晶化条件对CdS NWs的组成、结构、形貌、比表面积、光吸收性能、电化学性能和光解水产氢性能的影响．结果表明,优化条件下制得的CdS NWs长径比可达550、径向直径约50 nm且分散良好．在可见光驱动的光催化分解水产氢实验中,CdS NWs的产氢速率可达316μmol·g^-1·h^-1,与不加乙二胺的硫化镉相比提高了3.0倍．在产氢循环实验中,反应进行到第4个循环时的产氢速率约为初始值的81%,具有良好的稳定性,这为一维CdS NWs在光催化分解水制氢中的进一步改性提供了基础．