纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N₂吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安（LSV）曲线、交流阻抗（EIS）谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明：在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

电沉积多孔复合Ni-P/LaNi5电极及其析氢电催化性能

采用复合电沉积制备了Ni-P/(LaNi₅+Al) 复合镀层, 然后将镀层浸泡在浓碱液中除铝, 成功得到多孔复合Ni-P/LaNi₅电极. 通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)仪等技术表征了电极的表面形貌、组成和相结构. 运用电化学线性伏安扫描(LSV)、恒电位电解、电化学阻抗谱(EIS)等手段研究了电极在20%(w) NaOH溶液中的析氢反应(HER)电催化性和稳定性. 结果表明, 与多孔Ni-P 电极相比, 多孔复合Ni-P/LaNi₅电极具有低的析氢过电位、高的比表面积和高的稳定性能; 多孔Ni-P/LaNi₅电极的析氢反应的表观活化自由能为35.44 kJ·mol^-1, 低于多孔Ni-P 的值(50.91 kJ·mol^-1).     

Ti-V-Nb-Cr-Ni电极合金的微观结构及某些动力学性能研究

本文采用XRD，FESEM-EDS及电化学阻抗谱(EIS)等方法对V基固溶体Ti_0.25V_0.34Nb_0.01Cr_0.10Ni_0.30电极合金的微观结构及某些动力学性能，如交换电流密度(i₀)、氢的扩散系数(D)等进行了研究。XRD和FESEM-EDS分析测试结果表明：Ti_0.25V_0.34Nb_0.01Cr_0.10Ni_0.30电极合金由BCC结构的V基固溶体主相和少量的TiNi基第二相组成，其中，V基固溶体主相为树枝晶形状，TiNi基第二相呈网格状围绕着树枝晶。EIS及其等效电路分析结果表明，电极表面电化学反应的电荷转移电阻(R_T)随着温度的升高而降低，而交换电流密度和氢在合金本体中的扩散系数随着温度的升高而升高。在343 K时的交换电流密度分别为323 K和303 K的3.6倍和13.6倍，氢的扩散系数略有升高。电化学反应的表观活化能(Δ_rH)59.091 kJ·mol^-1远高于AB₅型合金的28.10 kJ·mol^-1。Ti_0.25V_0.34Nb_0.01Cr_0.10Ni_0.30合金电极的放电容量在303～343 K较宽的温度区间内随温度的升高而增加，且高温倍率放电(HRD)性能优于低温，当放电电流密度较大时，氢的扩散是放电过程的主要速度控制步骤。     

两步电沉积构建NiFe/Ni3S2/NF分级异质电极用于大电流密度析氧反应

通过简便的两步电沉积法在泡沫镍表面有效复合非晶态Ni₃S₂材料与富缺陷的NiFe双金属羟基氧化物,从而构建了NiFe/Ni₃S₂/NF三维分级纳米异质电极。受益于非晶态Ni₃S₂和富缺陷NiFe材料的结构和催化优势,以及异质界面的强电子相互作用,使得NiFe/Ni₃S₂/NF催化电极表现出优异的析氧催化性能：达到100 mA·cm^-2时的析氧过电位仅为273 mV,远优于大多数已报道的Ni/Fe基复合材料。值得注意的是,在1 mol·L^-1 KOH溶液中,仅需~372 mV的过电位即可稳定输出1 000 mA·cm^-2的高电流密度达27 h以上。     

Ti0.17Zr0.08V0.34Nb0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极合金微观结构及电化学性能研究

采用XRD、FESEM-EDS、ICP及EIS等方法研究了Ti_0.17Zr_0.08V_0.34Nb_0.01Cr_0.1Ni_0.3氢化物电极合金微观结构和电化学性能。X射线衍射分析表明：该合金由体心立方结构(bcc)的V基固溶体主相和少量六方结构的C14型Laves相组成；FESEM及EDS分析表明：V基固溶体主相形成树枝晶，C14型Laves相呈网格状围绕着树枝晶的晶界，元素在两相中的分布呈现镜像关系。电化学性能测试结果表明：该合金的氢化物电极在303~343 K较宽的温度区间内，表现出较高的电化学容量，在303 K和343 K时，电化学容量分别为337.0 mAh·g^-1和327.9 mAh·g^-1。在303 K循环100周后，容量为282.7 mAh·g^-1。ICP分析结果表明，氢化物电极在充放电循环过程中，V及Zr元素向KOH电解质中的溶出较为严重。EIS研究表明，金属氢化物电极表面电化学反应的电荷转移电阻(R_T)随循环次数的增加而增加，相应的交换电流密度则随循环次数的增加而降低。氢化物电极循环过程中RT的增大以及V和Zr元素的溶解，可能是导致电极容量衰减的主要原因。     

Mg0.9Ti0.1Ni1－xCox (x＝0.05, 0.1, 0.15, 0.2)合金的合成及电化学性能研究

采用机械合金化法合成了Mg_0.9Ti_0.1Ni_1－xCo_x (x＝0.05, 0.1, 0.15, 0.2)系列四元合金, 并对该系列合金的结构和电化学性能等方面进行了研究. 球磨100 h的该系列合金, XRD结果表明, X射线衍射峰均呈现宽化趋势, 基本呈非晶态. 充放电结果表明, 该系列合金具有较好的活化性能, 它们的循环稳定性明显好于MgNi合金, 其中Mg_0.9Ti_0.1Ni_0.8Co_0.2最大放电容量最高, 为427.5 mAh•g^－1. 在充放电循环过程中, Mg在合金表面形成了Mg(OH)₂是合金电极衰减的主要原因. 腐蚀曲线的测试结果表明, Co的添加可以提高合金电极在碱液中的抗腐蚀能力, 从而提高了电极的循环稳定性.     

Mg0.9Ti0.1Ni1－xCox (x＝0.05, 0.1, 0.15, 0.2)合金的合成及电化学性能研究

采用机械合金化法合成了Mg_0.9Ti_0.1Ni_1－xCo_x (x＝0.05, 0.1, 0.15, 0.2)系列四元合金, 并对该系列合金的结构和电化学性能等方面进行了研究. 球磨100 h的该系列合金, XRD结果表明, X射线衍射峰均呈现宽化趋势, 基本呈非晶态. 充放电结果表明, 该系列合金具有较好的活化性能, 它们的循环稳定性明显好于MgNi合金, 其中Mg_0.9Ti_0.1Ni_0.8Co_0.2最大放电容量最高, 为427.5 mAh•g^－1. 在充放电循环过程中, Mg在合金表面形成了Mg(OH)₂是合金电极衰减的主要原因. 腐蚀曲线的测试结果表明, Co的添加可以提高合金电极在碱液中的抗腐蚀能力, 从而提高了电极的循环稳定性.     

介孔调控Co9S8/Ni3S2复合电极材料及电催化析氢性能

利用快速凝固结合化学脱铝模板法制备前驱体纳米多孔Ni-Co合金,再经气相沉积硫和热氢还原制备纳米多孔Co₉S₈/Ni₃S₂复合电极材料。研究表明,通过气相沉积,硫原子与Ni-Co合金原位生成CoS₂/NiS₂复合相,再经过热氢还原后,形成硫原子比例较低的Co₉S₈/Ni₃S₂复合相。该热氢还原过程不仅提高了Co₉S₈/Ni₃S₂各元素周围的电子密度,而且在其表面调制出有介孔结构的异质界面,进而提高其电子传输能力并增大活性比表面积。相比于其他同条件下制备的Ni、Co硫化物,Co₉S₈/Ni₃S₂拥有更佳的析氢反应（HER）活性,在50 mA·cm^-2的电流密度下,Co₉S₈/Ni₃S₂的HER过电位为234 mV,Tafel斜率为106 mV·dec^-1,经稳定性测试后,电压变化仅为14 mV。     

Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47储氢合金的表面改性

为了提高AB3型合金Mm_0.78Mg_0.22Ni_2.48Mn_0.09Al_0.23Co_0.47（Mm由82.3%La和17.7%Nd组成）的电化学性能,将石墨烯添加到合金中。通过XRD和SEM可以看出,石墨烯并没有改变合金的相结构,仅是简单地附在合金表面。当加入质量分数为2%的石墨烯时,合金电极的最大放电容量C_max达到364.9 mAh·g^-1。石墨烯的添加加速了合金表面的电化学反应。     

纳米多孔结构镍基复合膜电极的电化学法制备及其电容特性

通过对电沉积法得到的Ni-Cu合金镀层进行电化学去合金化处理, 制备了纳米多孔结构金属镍膜. 采用循环伏安法对多孔金属镍膜在1 mol·L^-1 KOH溶液中进行阳极氧化处理, 获得了纳米多孔结构的镍基复合膜电极. 应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学技术对所制备的膜电极的物理性质及赝电容特性进行了表征. SEM、XRD和XPS的测试结果表明, 所制备的纳米多孔结构镍基复合膜由Ni、Ni(OH)₂和NiOOH组成. 电化学实验结果显示, 该复合膜在20 A·g^-1的充放电电流密度下, 给出了578 F·g^-1的初始比电容; 在1000次充放电循环后, 它的比电容值为544 F·g^-1, 电容保持率为94%. 纳米多孔结构有利于KOH电解液的渗透, 从而促进反应物种在电极内部的传输; 纳米多孔的金属镍基体可以提高Ni(OH)₂膜的电子导电性; 纳米大小的Ni(OH)₂颗粒能够缩短质子的固相扩散路径. 上述因素是所制备的纳米多孔结构镍基复合膜电极具有优异赝电容特性的主要原因.     

纳米多孔Ni、Ni3S2/Ni复合电极的制备及其电催化析氢性能

采用脱合金化和水热合成的方法制备纳米多孔Ni和纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极。通过N2吸附-脱附测试、XRD、SEM、TEM等方法表征电极的孔径分布、物相和微观结构。在1 mol·L^-1的NaOH溶液中,运用线性扫描伏安(LSV)曲线、交流阻抗(EIS)谱图、恒电流电解法等测试电极的电催化析氢性能。结果表明:在电流密度为50 mA·cm^-2时,与纳米多孔Ni相比,Ni₃S₂/Ni合金具有更低的析氢过电位以及更高的析氢活性,同时纳米多孔Ni₃S₂/Ni复合电极具有更低表观活化能和电子转移阻抗,进一步明确了过渡金属硫化物对电催化析氢性能的特殊贡献。     

RuO2修饰纳米多孔Ni-Mo复合电极及其电催化析氢性能

采用脱合金化结合胶体聚沉的方法制备了纳米多孔Ni/RuO_2、Ni-Mo/RuO_2复合电极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电极材料的物相、元素组态、形貌结构、孔径大小和结晶度进行表征,并通过线性扫描伏安、交流阻抗以及循环伏安等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。分析结果显示:RuO_2由于聚沉作用包覆在Ni基合金的骨架表面。Mo的加入使Ni-Mo合金非晶化的同时,促使其骨架细化,形成双连续的纳米多孔结构。Mo与RuO_2的加入以及Mo含量的增加均提高了电催化析氢性能。纳米多孔Ni_(2.5)Mo_(2.5)/RuO_2复合电极在50 mA·cm~(-2)的电流密度下析氢过电位为182 mV。     

新型的钛基Ni-Sn/Ti电极的制备及对甲醇氧化反应的电催化活性

利用电热法,一步制备出新型的钛基Ni-Sn/Ti电极(Ni8Sn/Ti, Ni7Sn3/Ti 和 Ni/Ti)。扫描电镜（SEM）图像表明,催化剂以片状的纳米颗粒形式沉积于钛基体上。利用电化学伏安技术、电位阶跃法和电化学交流阻抗谱（EIS）,研究了这些电极在1mol.L�1NaOH溶液中对甲醇氧化反应的电催化活性。研究表明,与Ni7Sn3/Ti,Ni/Ti以及多晶镍电极相比,Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应表现出更高的阳极氧化电流和更低的起始电位。EIS分析表明,在本文所考察的阳极电位和甲醇浓度下,Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应显示出极低的电荷传递电阻。结果表明,这种新型的钛基Ni8Sn/Ti电极对甲醇氧化反应具有极高的电催化活性。     

The Detailed Mechanism of Oxidation of Ni-P Alloys

DTA in conjuction with X-ray diffraction analysis with a high-temperature camera and infrared spectroscopy was employed to determine the mechanism of oxidation of Ni-P alloys. Amorphous Ni-P powders were obtained from a nickel(II) sulphate bath as a nickel source and sodium dihydrophosphate(I) as a reducing agent. The crystallization product is composed of two phases: (f.c.c.) Ni and (b.c.t.) Ni₃P. The amorphous to crystalline transformation takes place in the temperature range 280–330°C. Ni₃P samples were heated from room temperature to 1050°C in air atmosphere at 5°C min⁻¹. It was found that the first stage of oxidation of Ni₃P goes through the intermediate phase of Ni₁₂P₅ formation to Ni₂P. Some exothermic reactions were observed. Heating runs were interrupted after each reaction for crystal structure determination by IR spectrometry. Infrared spectra are reported and it is shown that the structure units present in the amorphous products at about 700°C were the oxoanions PO₃ ⁻ and P₂O₇ ⁻. The final products of the oxidation process are NiO and Ni₃(PO₄)₂. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Preparation and growth behavior of amorphous Pd40Ni40P20 film by electrodeposition

Amorphous Pd₄₀Ni₄₀P₂₀ alloy has potential applications in electronics and catalytic industry. In this paper, amorphous Pd₄₀Ni₄₀P₂₀ films were prepared by electrodeposition. Samples were characterized by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and profilometry. Voltammetric curves and potential–time transient indicate the leading role of Pd in the initial growth stage. Based on compositional, morphological, and electrochemical analyses, Pd₄₀Ni₄₀P₂₀ electrodeposition is regarded as Pd-induced PdNiP co-deposition accompanying with hydrogen evolution reactions.     

Ni5‐δSn4Zn (δ ∼ 0.25) from single‐crystal data

Work on the ternary Ni–Sn–Zn phase diagram revealed the existence of the title compound pentanickel tetratin zinc, Ni_3.17Sn_2.67Zn_0.67 [Schmetterer et al. (2012). Intermetallics, doi:10.1016/j.intermet.2011.05.025]. It crystallizes in the Ni₅Ga₃Ge₂ structure type (orthorhombic, Cmcm) and is related to the InNi₂ type (hexagonal, P6₃/mmc) of the neighbouring Ni₃Sn₂ high‐temperature (HT) phase, but is not a superstructure. The crystal structure was determined using single‐crystal X‐ray diffraction. Its homogeneity range was characterized using electron microprobe analysis. Phase analysis at various temperatures indicated that the phase decomposes between 1073 and 1173 K, where a more extended ternary solid solution of the Ni₃Sn₂ HT phase was found instead.     

镍硫析氢活性阴极的电化学制备及其电催化机理

以硫代硫酸钠作为硫源, 在基本的瓦特浴镀液体系中通过恒电流电沉积方法获得了不同晶体结构的镍硫合金活性阴极. 通过能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)对镀层的化学成分、晶体结构以及表面形貌进行了分析, 并对活性阴极的电催化活性以及析氢过程机理进行了研究. XRD测试结果表明, 随着镀层中硫含量的变化, 镀层的晶体结构呈现出非晶态/Ni3S2混晶和金属间化合物(Ni3S2)两种晶体结构, 其中, 硫含量为33.9%(原子分数)的非晶态/Ni3S2混晶结构的活性阴极在碱性溶液中具有很好的析氢活性, 其优良的析氢活性主要来自于Ni3S2很强的吸附氢能力. 交流阻抗的测试结果表明, Ni3S2金属间化合物的析氢过程只存在一个电化学反应步骤, 而非晶态/Ni3S2混晶镍硫合金活性阴极的析氢过程存在三个电化学反应步骤.     

Highly Branched Metal Alloy Networks with Superior Activities for the Methanol Oxidation Reaction

Three‐dimensional (3D) interconnected metal alloy nanostructures possess superior catalytic performance owing to their advantageous characteristics, including improved catalytic activity, corrosion resistance, and stability. Hierarchically structured Ni‐Cu alloys composed of 3D network‐like microscopic branches with nanoscopic dendritic feelers on each branch were crafted by a facile and efficient hydrogen evolution‐assisted electrodeposition approach. They were subsequently exploited for methanol electrooxidation in alkaline media. Among three hierarchically structured Ni‐Cu alloys with different Ni/Cu ratios (Ni_0.25Cu_0.75, Ni_0.50Cu_0.50, and Ni_0.75Cu_0.25), the Ni_0.75Cu_0.25 electrode exhibited the fastest electrochemical response and highest electrocatalytic activity toward methanol oxidation. The markedly enhanced performance of Ni_0.75Cu_0.25 eletrocatalyst can be attributed to its alloyed structure with the proper Ni/Cu ratio and a large number of active sites on the surface of hierarchical structures.