泡沫镍负载非贵金属析氢电极的制备及性能研究

发布时间：2017-06-27 09:12

  本文关键词：泡沫镍负载非贵金属析氢电极的制备及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氢气作为唯一的无污染可再生能源，是继煤炭、石油和天然气等非可再生能源之后新一代被广泛采用的能源载体。泡沫镍（NF）是一种商业化的三维开孔、孔隙与金属骨架相互连通的功能金属材料，多应用于镍氢电池电极材料、燃料电池等领域。这类材料具有大的电化学反应界面，在电化学析氢电极材料方面具有较大的应用前景。 本文以泡沫镍为研究对象，通过电沉积方法对其微结构和化学成分进行修饰，探究在泡沫镍表面依次沉积适当厚度Ni，Cu和Co的金属薄膜对其电催化析氢活性的影响规律。并进一步研究了以这类泡沫镍为基底，表面负载有功能性多组元合金层的复合孔状电极的析氢活性，建立了涂镀层工艺-退火温度/时间-电催化析氢活性之间的关系。本文的主要研究内容如下： 1.在电镀铜溶液中以三维泡沫镍网为基底，分别以不同的电流密度（0.01，0.03，0.05A/cm2）进行恒电流沉积，对沉积所得电极进行表征测试，发现不同沉积电流导致铜在泡沫镍表面的覆盖率不同，泡沫镍镀铜后的析氢性能比纯泡沫镍要差，，随着铜电沉积电流的增大，产生的析氢电流则变小，即(NF NF/Cu0.01 NF/Cu0.03 NF/Cu0.05) 2．在电镀钴溶液中以三维泡沫镍网为基底，以不同的电流密度恒电流沉积，并对沉积所得电极进行表征测试，发现不同沉积电流使钴在泡沫镍表面覆盖率不同；随着钴电沉积电流的增大，产生的析氢电流增大，即(NF/Co0.05 NF NF/Co0.03 NF/Co0.01)。 3.在电镀镍溶液中以三维泡沫镍网为基底，以不同的电流密度恒电流沉积，并对沉积所得电极进行表征测试，发现在镍网表面镀镍析氢时，在电沉积电流中间值处得到的电流最大，即(NF/Ni0.03 NF/Ni0.05 NFNF/Ni0.01)。 4.在镍网表面以0.01A/cm2的电流密度先电沉积铜，然后在不同的电流密度下依次电沉积钴/镍，通过循环伏安和极化测试，发现当两种元素先后沉积到泡沫镍的表面时，电极NF/Cu0.01/Co0.05表现出更好的析氢活性和稳定性。 5.首先在镍网表面采用0.01A/cm2电流密度进行铜沉积，随后在不同电流密度下依次电沉积钴/镍，同时通过调控退火温度（100，300，500℃）和后续退火处理时间（1，3，5h），发现对于通过电沉积方法得到的二/三元表面修饰复合析氢电极，在退火温度为300℃、退火时间为3h时，NF/Cu0.01Ni0.01的析氢性能最佳。
【关键词】：泡沫镍 电沉积 电催化 析氢 退火
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ116.2;O643.36
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 氢能10
• 1.2 制氢方法10-13
• 1.3 析氢阴极材料13-17
• 1.3.1 贵金属及其氧化物13-14
• 1.3.2 铁基合金14
• 1.3.3 镍及镍基合金14-17
• 1.4 析氢材料的制备方法17
• 1.5 本课题的提出及主要研究内容17-20
• 第二章 实验方案及表征方法20-26
• 2.1 实验材料20
• 2.2 实验方法20-21
• 2.2.1 实验前样品的处理20-21
• 2.2.2 电沉积溶液的配置及其沉积方法21
• 2.3 电极的退火处理21-22
• 2.4 电极的表征22-26
• 2.4.1 X 射线衍射（XRD）22-23
• 2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）23
• 2.4.3 电化学工作站23-26
• 第三章 泡沫镍沉积过渡金属 (TM) 电极的制备及其析氢性能26-42
• 3.1 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 电极的制备26
• 3.2 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 电极的结构与性能26-35
• 3.2.1 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 电极的物相结构26-27
• 3.2.2 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 电极的形貌结构27-35
• 3.3 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 电极的电化学测试35-41
• 3.4 小结41-42
• 第四章 退火处理对泡沫镍沉积过渡金属电极析氢性能影响42-54
• 4.1 电极 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 退火处理的制备42-43
• 4.2 退火电极 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 的表征43-44
• 4.2.1 XRD 物相检测43
• 4.2.2 SEM 形貌表征43-44
• 4.3 退火电极 NF/TM (TM=Ni、Cu、Co、Cu/Ni、Cu/Co) 的性能测试44-52
• 4.4 小结52-54
• 第五章 结论54-56
• 参考文献56-68
• 攻读硕士期间发表的学术论文68-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王艳辉,吴迪镛,迟建;氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J];化工进展;2001年01期

2 王雯;黎学明;杨文静;付银辉;李武林;;Ni/PdO/RuO_2复合型活性阴极的制备与表征[J];无机化学学报;2010年09期

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本文编号：489233