①析氢催化活性性能。高电催化活性阴极材料,具有析氢超低电势,在电解食盐上能降低能耗,用非晶态合金作催化剂,改变合金成分,达到所需电子结构,形成最佳电催化活性。为了寻找高活性的析氢电极材料,黄清安等人用电沉积法制备镍钴磷合金[10]。 ②析氢阴极极化曲线。在lmol/L氢氧化钾溶液中,不同电极作阴极,其上析氢的极化曲线见图9[10]。 图9 lmol/L KOH溶液中,不同电极上析氢的极化曲线 用线性电势扫描法测量析氢的极化曲线,电解液:lmol/L KOH溶液,试剂为分析纯,水二次蒸馏。 1#试样:纯镍电极。 2#镍钻合金电极见二元合金配方3(表1)。 表2镍钴二元合金镀液组成及工艺条件 3#镍钴磷(I)即本配方3制得(表2)。 表3镍钴三元合金镀液组成及工艺条件 ①GH-872、873由江苏张家港市城西化工厂研翻: 4#化学镀镍钻磷合金:硫酸镍8g/L,硫酸钴8.4g/L,柠檬酸18g/L,次磷酸二氢钠28g/L,硼酸16g/L,甘氨酸0.8g/L,pH为10~12,温度45~50℃。 由图9可见: 不同阴极材料对氢析出催化作用不同。 a.析氢起始电位(Eo)不同、见表4[10] 表4不同电极上氢析出的起始电位
由表4可见:镍钴合金电极比镍电极仅正移20mV,镍钻磷合金正移l00mV,析出电势正移越多,电催化活性越高,镍钴磷合金引入磷元素对氢析反应有较好的电催化活性。 b.不同电流密度下不同电极析氢的极化电势不同,见表5[10]。 表5不同电极在不同电流密度下析氢电势
由表5可见:电沉积镍钴磷(I)电极与镍电极相比,Dk10A/dm2时析氢电势正移130mV,Dk30A/dm2时正移220mV,表示电沉积镍钻磷合金作析氢电极材料可降低能耗。 ③镍钴磷合金成分分析 a.电镀镍钴合金 含镍56.72%,钴43.38%。 b.电镀镍钴磷合金含镍78.30%,钴5.51%,磷16.19%。由此可知镍钴磷合金可节省昂贵的钴。 ④磷对镀层析氢催化性能的影响。镍钴合金引入磷后,其电催化活性增大,其机理可以解释如下[l0]:对于析氢反应,在氢超电势较低的电极材料上(如镍),吸附态氢原子复合成氢分子是整个析氢反应的控制步骤。在镍钴合金引入磷元素后,由于磷的电负性较大,把镍上电子吸引到自己轨道上形成Ni-P键,因面镍上3d未配对电子数量减少,因而与刚析出的愿予态氢形成吸附氢原子Ni-H键相对变弱,因而两个吸附态氢原子复合成氢分子速度加快。 |