專利名稱：脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及脈沖電沉積技術領域，特別是脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米 晶析氫電極材料工藝。
背景技術：
氫是理想的清潔能源之一也是重要的化工原料，氫氣來源廣泛，資源豐富， 容易儲存和運輸，能量密度高，清潔無污染，而且可再生，因而成為較受關注 的一種清潔能源。電解水制氫是實現工業化、廉價制備氫氣的重要手段。由于 電解產物對陰極的腐蝕作用強烈，并且隨溫度升高而加劇，大大地影響了陰極 的使用壽命。因此，研究和開發高催化活性的析氫電極材料具有重要的現實意 義和實用價值。
一般電沉積析氬電極材料的制備多利用直流電沉積技術，材料的主要組成 通常為貴金屬鈀、鉑等。采用脈沖電沉積技術制備析氫電極材料還很少見。與 直流電沉積制備納米晶的方法相比，脈沖電沉積獲得的納米晶具有下列特點
① 脈沖電沉積可以獲得比直流電沉積好得多的產品性能。例如提高其硬度、 增加其密度、延展性、耐磨性、耐蝕性等，降低孔隙率及內應力。
② 脈沖電沉積的電流密度以及電沉積速率遠比直流電沉積的大。
③ 使用脈沖電沉積方法可以減少產物表面的金屬氧化物，增加其附著力。
④ 采用脈沖電沉積的形式可以獲得沉積均勻，厚度一致的鍍層。
采用脈沖電沉積的形式獲得的鍍層中雜質的含量比直流電沉積得到的鍍 層中的少。
采用脈沖電沉積的方法可以獲得成分穩定的合金鍍層。 總之脈沖電沉積的突出優點是可通過改變脈沖參數來改善鍍層的物理化學
性質，從而達到即可節約貴金屬和又可獲得高電催化活性析氫材料的目的。利
用脈沖電沉積技術制備Ni-W-Fe-La納米晶析氳電極材料鍍液配方及工藝還未見報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種在碳鋼基體上，利用脈沖電沉積技術制備可作為 析氫電極材料的Ni-W-Fe-La納米晶的鍍液配方及工藝。
在碳鋼基體上脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶，首先要將碳鋼基體按下
3列步驟進行預處理砂紙打磨、蒸餾水洗、化學除油、蒸餾水洗、超聲波除油、 蒸餾水洗、稀酸活化及蒸餾水洗；在此基礎上再進行施鍍。
脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料的配方和工藝為
NiS04 6H2022-26g/L
NiCl2 2H202-6 g/L
Na3W04 2H2033-37g/L
(NH4) 3C6H507 (檸檬酸銨)33-37g/L
C6H807 H20 (檸檬酸)33-37g/L
H3B03 (硼酸)32-36g/L
La2037-9g/L
(NH4)2Fe (S04)2 6H208-12g/L
十二烷基-克酸鈉0. 04-0. 06g/L
糖精0. 1-0. 4g/L
電流密度(乂)4. 5-5. 5A/dm2
峰值電流密度(乂)13-15A/W
占空比0 )35%
脈沖頻率(/)150Hz
樂P中時間u)25-35min
pH5. 5-6. 5
溫度30-400C 。
配制鍍液時按下述方式進行
(1)分別將NiS04 6H20、 NiCl2 2眼Na3W04 2H20、 (NH4) 3C6H507 (檸檬酸 銨)、C6H807 H20 (檸檬酸)、跳(硼酸)、(NH4)2Fe(S04)2 6眼十二烷基硫 酸鈉和糖精用蒸餾水溶解；
(2 )將1^203用體積比為1: 1的鹽酸溶解；
(3)將NiS04*6H20和NiCl2*2H20溶液混合均勻，再向混合液中倒入 Na3W04.2H20溶液，可觀察到有白色沉淀產生，充分攪拌，再向沉淀中加入 C6H807 H20 (檸檬酸)溶液并充分攪拌至溶液變澄清為止；向澄清液中加入步驟 (2 )所得含La^溶液，混合均勻，最后依次加入(NH4) 3C6H507 (檸檬酸銨)、 (NH4)2Fe(S04)2 6H20、 H3B03、十二烷基硫酸鈉和糖精溶液并混合均勻，稀釋至所 需體積；(4)使用前量取所需體積注入電解槽內，用質量百分比濃度為5°/ 的氨水和 質量百分比濃度為5%的鹽酸調節pH值為5. 5-6. 5。
本發明涉及到的碳鋼基體上，利用脈沖電沉積技術制備Ni-W-Fe-La納米晶 析氫電極材料的鍍液配方及工藝，操作簡單、方便、易于操作和控制，鍍液穩 定，不易變質，制備出Ni-W-Fe-La納米晶作為析氫電極材料技術參數令人滿意。 從SEM圖上可以看出鍍層致密均勻，經電子能語儀測試鍍層成分，鍍層成分含 量為Ni: 61.89wt%、 W: 29. 19wt%、 Fe: 7. 78wt°/。、 La: 1. 14wt%。經X-射線書f 射4義測試證實Ni-W-Fe-La合金鍍層在鍍態下為納米晶態結構。
具體實施例方式
實施例
首先要將碳鋼基體經過砂紙打磨、化學除油、超聲波除油、稀酸活化操作 步驟后，才進4亍脈沖電沉積。
1、 化學除油液配方及工藝
NaOH 70g/L NaC03 30g/L Na3P04 . 12H20 20g/L NaSi03 8g/L 壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10 ) lg/L 溫度(。C) 80-90°C 除油時間(min) 30min 。
2、 稀酸活化液配方及工藝
5% (質量百分濃度)鹽酸溶液 70-80mL 活4b時間(min) 5min
3、 脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料鍍液配方及工藝條件
NiS0,6H2O 24g/L NiCl2'2H20 4g/L Na3W04.2H20 35g/L (NH4)3C6H507 (檸檬酸銨) 35g/L C6H807'H20 (檸檬酸) 35g/L H3B03 (硼酸) 34g/L La203 8g/LlOg/L
十二烷基碌u酸鈉0. 05g/L、
糖精0. 2g/L
電流密度(乂)5A/dm2
峰值電流密度u)14 A/dm2
占空比0 )35%
脈沖頻率(/)150Hz
脈沖時間U)30min
pH6. 0
溫度350C 。
配制鍍液時按下述方式進行
(1)分別將NiS(V6H20、 NiCl2.2H20、 Na3W04.2H20、 (NH4) 3C6H507 (檸檬酸銨)、 QW)7'H20 (檸檬酸)、H3B(h(硼酸)、(NH4)2Fe(S04)2'6H2O、十二烷基硫酸鈉、糖 精用蒸餾水溶解；
(2 )將LaA用體積比為1: 1的鹽酸溶解；
(3 )將NiS0,6眼NiCl2.2H20、溶液混合均勻，再向混合液中倒入Na3WO,2H20 溶液，可觀察到有白色沉淀產生，充分攪拌，再向沉淀中加入C6H807.H20 (檸檬 酸)并充分攪拌至到溶液變澄清為止。向澄清液中加入含La"溶液，混合均勻， 最后依次加入(NH4) 3C6H507 (檸檬酸銨)、(NH4)2Fe(S04)2.6H2O、 3B03、十二烷基硫酸 鈉、糖精溶液并混合均勻，稀釋至所需體積；
(4) 使用前取所需體積注入電解槽內，用質量百分比濃度為5%的氨水和質 量百分比濃度為5%的鹽酸調節pH值為6. 0;
(5) 脈沖電沉積中Fe基體作為陰極，純Ni板作為陽極，將其正確固定在 電解槽內并用導線與脈沖電源接好，將電解槽置于恒溫水浴中，保證在施鍍過 程中，鍍液溫度在35°C;
(6) 調節脈沖參數，控制平均電流密度為乂-5A/dm2，峰值電流密度為 j;=14A/dm2,占空比(R)為35。/。，脈沖頻率(/) 150Hz,脈沖時間30min。
權利要求
1.一種脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料工藝，包括化學除油和稀酸活化預處理，其特征在于預處理后脈沖電沉積工藝如下NiSO4·6H2O 22-26g/LNiCl2·2H2O 2-6g/LNa3WO4·2H2O 33-37g/L(NH4)3C6H5O7 33-37g/LC6H8O7·H2O 33-37g/LH3BO332-36g/LLa2O37-9g/L(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 8-12g/L十二烷基硫酸鈉 0.04-0.06g/L糖精 0.1-0.4g/L電流密度 4.5-5.5A/dm2峰值電流密度 13-15A/dm2占空比 35％脈沖頻率 150Hz脈沖時間 25-35minpH 5.5-6.5溫度 30-40℃。
2.根據權利要求1所述的脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材 料工藝，其特征在于配制鍍液時按下述方式進行(1 )分別將NiS04 6H20、 NiCl2 2H20、 Na肌 2H20、 (NH4) 3C6H507、 C6H807 H20、 H3B03、 (NH4)2Fe(S04)2 6H20、十二烷基硫酸鈉和糖精用蒸餾水溶解；(2) 將1^203白色粉末用體積比為l:l的鹽酸溶解；(3) 將NiS04《H20和NiCl2 '21120溶液混合均勻，再向混合液中倒入^,04 '21120 溶液，可觀察到有白色沉淀產生，充分攪拌，再向沉淀中加入(^807 &0溶液， 充分攪拌至溶液變澄清為止；向澄清液中加入步驟(2)所得含La"溶液，混合 均勻，最后依次加入(卵4)3(^507、 (NH4)2Fe(S04)2 . 6H20、 H3B03、十二烷基疏酸鈉 和糖精溶液并混合均勻，稀釋至所需體積；(4) 使用前量取所需體積注入電解槽內，用質量百分比濃度為5%的氨水和 質量百分比濃度為5%的鹽酸調節pH值為5. 5-6. 5。
全文摘要
本發明公開了一種脈沖電沉積制備Ni-W-Fe-La納米晶析氫電極材料工藝。配制鍍液時1)將NiSO<sub>4</sub>·6H<sub>2</sub>O、NiCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O、Na<sub>3</sub>WO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O、(NH<sub>4</sub>)<sub>3</sub>C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>O<sub>7</sub>、C<sub>6</sub>H<sub>8</sub>O<sub>7</sub>·H<sub>2</sub>O、H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>、(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>Fe(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O、十二烷基硫酸鈉和糖精用蒸餾水溶解；2)將La<sub>2</sub>O<sub>3</sub>用體積比為1∶1的鹽酸溶解；3)將NiSO<sub>4</sub>·6H<sub>2</sub>O和NiCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O溶液混合均勻，再向混合液中倒入Na<sub>3</sub>WO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O溶液，充分攪拌，再向沉淀中加入C<sub>6</sub>H<sub>8</sub>O<sub>7</sub>·H<sub>2</sub>O溶液并充分攪拌至澄清為止；向澄清液中加入含La<sup>3+</sup>溶液，最后依次加入(NH<sub>4</sub>)<sub>3</sub>C<sub>6</sub>H<sub>5</sub>O<sub>7</sub>、(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>Fe(SO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O、H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>、十二烷基硫酸鈉和糖精溶液并混合均勻，稀釋；4)用質量百分比濃度為5％氨水和鹽酸調節pH值為5.5-6.5。本發明操作簡單、方便、易于控制，鍍液穩定，不易變質。
文檔編號C25B11/04GK101665951SQ20091011442
公開日2010年3月10日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者崢 劉, 張學會 申請人:桂林理工大學