纳米晶Ni-Mo-Co合金镀层的结构与析氢行为

用电沉积方法制备了纳米 Ni-Mo-Co合金沉积层 ,用 XRD、XPS方法对沉积层的结构进行了表征 ,结果表明 ,Ni-Mo-Co合金出现较大的晶格畸变 ,纳米合金各物种的结合能发生不同程度的位移 .在 3 0 %的KOH溶液中的阴极极化曲线表明 ,Ni-Mo-Co合金电极具有良好的析氢电催化活性 .电化学的交流阻抗谱表明 ,低过电位时该合金电极上析氢过程为 Volmer-Tafel机理 ,即吸附态的氢经化学脱附形成氢气 ,速率决定步骤是 Volmer反应 ;在较高过电位时析氢反应表现为 Volmer-Heyrovsky机理 ,即吸附态的氢经电化学脱附形成氢气     

在纳米晶Co－Mo／Ni复合电极上的析氢反应

采用复合电镀的方法将不同球磨时间制备的高催化活性的纳米晶Ｃｏ－Ｍｏ合金粉直接镀在电极表面，用稳态极化曲线及交流阻抗技术测试了这些电极析氢的电化学活性，并用Ｘ射线衍射、透射电镜及Ｘ射线光电子能谱、扫描电镜监测了Ｃｏ－ＭＯ合金粉的物相结构、晶粒尺寸和复合镀层的成份、形貌，实验结果表明，Ｃｏ－Ｍｏ纳米晶合金粉有较高的析氢催化活性。球磨使钴钼粉合金化成为纳米晶，一方面增加了复合镀层的真实表面积，另一方面由于纳米晶合金具有高比例的表面活性原子，致使析氢活化能降低，加快了析氢反应，研究表明在不太高温度下，电化学脱附的活化能和整个析氢反应的活化能一致。说明电化学脱附为速度控制步骤。     

Mo对脱合金制备的Ni-Mo电极骨架结构与析氢性能的影响

采用快速凝固结合脱合金化方法制备了不同Mo含量的纳米多孔Ni-Mo合金，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和N₂吸附-脱附分析等对多孔合金的物相、形貌结构及孔径分布进行了表征，并通过线性扫描伏安、Tafel斜率、交流阻抗和循环伏安等方法测试了多孔合金电极的电催化析氢性能.结果显示，多孔合金电极材料在50 mA/cm²电流密度下析氢过电位随着Mo含量的增加先降低后升高，Ni_2.5Mo_2.5合金析氢活性最强，过电位为218 mV，析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制，交换电流密度为0.29 mA/cm²，经1000周循环后的极化曲线基本保持原状，50 mA/cm²电流密度下过电位增加3.67%，表现出优良的析氢稳定性.     

纳米晶镍—钼合金电沉积层的结构与性能

通过控电流沉积制备出纳米晶镍钼合金沉积层,沉积层的ＸＲＤ、ＸＰＳ结果表明,纳米晶镍钼合金沉积层存在较大的晶格畸变,其微晶尺寸为１７ｎｍ,纳米合金各元素的结合能发生了不同程度的位移．在３０％的ＫＯＨ溶液中纳米晶镍钼合金电极对析氢反应表现出较高的电催化活性．电化学交流阻抗谱表明,析氢过程按ＶｏｌｍｅｒＨｅｙｒｏｖｓｋｙ机理进行．     

镍铜合金立方体纳米晶的脉冲电沉积及电催化析氢性能

以泡沫镍(NF)为基体, 采用常规脉冲伏安法合成了独立分相的金属Ni, Cu为主晶相、 平均粒径为70 nm的规则立方体结构镍铜合金电催化剂(NiCu/NF). 在电催化析氢反应中, NiCu/NF表现出优良的催化活性和优异的催化稳定性, 在电流密度为10 mA/cm ²时, 在1.0 mol/L KOH溶液中需要的析氢过电位仅为86 mV, 催化24 h的电位波动仅为12 mV. 二级复合纳米立方体结构使NiCu/NF展现出15.5倍于空白NF的电化学活性面积(ECSA), 为电催化反应提供了大量催化活性位点, 也为电极表面的电荷传输、 物质传递提供了充足的通道; Cu的引入以及NiO/Ni异质结的形成改善了邻近Ni原子的活性, 使镍基材料本征析氢活性得以改善, 三者协同促进了NiCu/NF电催化活性的提升. NiCu/NF电极在析氢过程中遵循Volmer-Heyrovsky机理, 反应速率由电极表面吸附氢原子的电化学脱附过程决定.     

氢气在贮氢合金电极上析出反应机理的研究

贮氢合金电极上氢气的析出反应分为水分子的放电和吸附氢原子复合脱附两个步骤，即反应按Ｖｏｌｍｅｒ－Ｔａｆｅｌ机理进行，反应的超电势η可以区分为η１和η２两个组成部分，反映了Ｖｏｌｍｅｒ和Ｔａｆｅｌ反应的极化特征。析氢反应的速度由二者混合控制，在高超电势区，主要则由Ｖｏｌｍｅｒ反应所控制。     

Ni-Sn电极析氢性能研究

在Fe基底材料上电镀Ni-Sn合金制备低析氢过电位的阴极活性材料。该材料适用于氯碱工业隔膜型电解槽，可达到降低槽压、节能降耗的目的。在电解槽阴极溶液NaOH120g/L，NaCl190g/L；温度90℃，阴极极化电流密度i=150mA/cm^2的条件下，测得其析氢过电位为88mV.X射线衍射分析表明，该种材料与传统装饰用Ni-Sn合金的结构状态有所不同，采用循环伏安法对Fe电极和Ni-Sn合金电极进行分析，可初步判断Ni-Sn合金对氢的吸附较弱，有利于析氢反应的进行。     

不同Co含量对纳米多孔Ni-Co结构及析氢催化性能的影响

通过真空熔炼和快速凝固的方法制备了不同Co含量的Ni-Co-Al合金,经脱合金化后得到纳米多孔Ni-Co。采用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附研究了所得纳米多孔Ni-Co结构特征,以线性扫描伏安法(LSV)、交流阻抗(IMP)等手段对纳米多孔NiCo/GCE电极析氢性能进行了测试。结果表明:纳米多孔Ni-Co合金骨架表面存在尺寸更为细小的5～10 nm的小孔,Co含量(质量分数)在40%～60%时,析氢催化性能较好。     

热处理对电沉积Ni-W-P合金催化析氢性能的影响

 采用电沉积方法制备了Ni-W-P合金镀层,并在不同温度下进行热处理,通过极化曲线和交流阻抗谱研究了热处理温度对Ni-W-P合金催化析氢性能的影响. 结果表明,经200 ℃热处理的Ni-W-P合金电极析氢过电位最低,在电流密度为8.0 mA/cm2时,其析氢过电位较未经热处理的Ni-W-P合金电极减小约110 mV. 该样品的析氢电化学反应电阻为17.1 Ω·cm2, 交换电流密度约为未经热处理的Ni-W-P合金的5.0倍,析氢反应表观活化能降低. 差示扫描量热法、 X射线衍射和扫描电镜测试结果表明, Ni-W-P合金镀层经200 ℃热处理后发生低温结构弛豫,平均晶粒尺寸由1.1增大到2.8 nm, 合金由非晶结构转变为纳米晶结构,镀层表面形成宽度约为0.2 μm的微裂纹.     

多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物的制备与析氢性能

采用快速凝固结合脱合金化的方法制备了纳米多孔Ni、Ni-Mo合金及其氧化物电极材料,通过XRD、SEM、TEM、BET等对电极的物相、形貌结构、孔径分布进行表征,通过线性扫描伏安法、Tafel斜率和计时电位等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。结果显示,制备的电极材料在10 mA·cm-2电流密度下Ni-Mo合金析氢活性最强,析氢过程由Volmer-Heyrovsky步骤控制,其表观交换电流密度为0.25 mA·cm-2,经10 000 s恒电流密度(100 mA·cm-2)电解后析氢过电位(η)仅增加39 mV,表现出优良的析氢稳定性。Ni-Mo合金电极比表面积的提高和本征催化活性的改善使其获得了更低的析氢过电位。