电沉积法制备纳米氢氧化镍粉末

表面技术第53卷第6期一步电沉积法制备Ni-Mo-Nd/NF复合电极及其析氢性能研究尹志芳1，刘卫1,2*，杨泱2，陈星2，廖惠怡1（1.湖南城市学院 材料与化学工程学院，湖南 益阳 413000；2.益阳鸿源稀土有限责任公司，湖南 益阳 413001）摘要：目的采用一步恒电流沉积法在泡沫镍基底上制备出镍-钼-钕三元析氢电极，提高碱性条件下的析氢性能。

方法使用电化学工作站研究工艺参数对Ni-Mo-Nd/NF析氢电极性能的影响，同时制备Ni-Mo/NF析氢电极，使用扫描电镜（SEM）、X射线衍射分析仪（XRD）、能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对合金镀层表面形貌、相结构、元素含量及成键状态进行表征。

通过线性扫描伏安法（LSV）、循环伏安法（CV）及电化学阻抗技术（EIS）测试电极析氢性能。

结果最佳工艺参数为：pH=4.5，电流密度30 mA/cm2，沉积时间60 min，温度30 ℃。

在1.0 mol/L KOH溶液中，Ni-Mo-Nd/NF电极在10 mA/cm2下的析氢过电位仅为73 mV，Tafel斜率为147 mV/dec，表明析氢反应机理遵循典型的V olmer-Heyrovsky步骤。

此外，Ni-Mo-Nd/NF电极在长时电解24 h时电流密度保持稳定，2 000次循环伏安测试后，催化剂的活性衰减微小。

结论稀土元素Nd的掺杂，能够细化电极表面的球形颗粒并提高电极表面粗糙度，从而提升电极的比表面积，为析氢反应提供更多的活性位点，利于析氢反应效率的提高。

由于三元合金的协同作用，与二元合金Ni-Mo/NF相比，Ni-Mo-Nd/NF三元合金电极显示出更优异的HER催化性能。

关键词：一步电沉积；Ni-Mo-Nd/NF；析氢反应；泡沫镍中图分类号：TG174 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)06-0214-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.06.020One-step Electrodeposition of Ni-Mo-Nd/NF Electrodes and TheirHydrogen Evolution PerformanceYIN Zhifang1, LIU Wei1,2*, YANG Yang2, CHEN Xing2, LIAO Huiyi1(1. College of Materials and Chemical Engineering, Hunan City University, Hunan Yiyang 413000, China;2. Yiyang Hongyuan Rare Earth Co., Ltd., Hunan Yiyang 413001, China)ABSTRACT: Finding non-precious metal hydrogen evolution reaction (HER) electrocatalysts with high efficiency and low cost is a great challenge. One-step galvanostatic deposition method was used to prepare nickel-molybdenum-neodymium ternary hydrogen evolution electrode on nickel foam substrate and improve its hydrogen evolution performance under alkaline condition. The effects of process parameters on the performance of Ni-Mo-Nd/NF hydrogen evolution electrode were studied by收稿日期：2023-02-10；修订日期：2023-07-08Received：2023-02-10；Revised：2023-07-08基金项目：益阳市银城科技人才托举工程项目（益人才办（2022）6号）Fund：Yiyang Yincheng Science and Technology Talent Supporting Project (Yi Talent Office (2022) No. 6)引文格式：尹志芳, 刘卫, 杨泱, 等. 一步电沉积法制备Ni-Mo-Nd/NF复合电极及其析氢性能研究[J]. 表面技术, 2024, 53(6): 214-221. YIN Zhifang, LIU Wei, YANG Yang, et al. One-step Electrodeposition of Ni-Mo-Nd/NF Electrodes and Their Hydrogen Evolution Performance[J]. Surface Technology, 2024, 53(6): 214-221.*通信作者（Corresponding author）第53卷第6期尹志芳，等：一步电沉积法制备Ni-Mo-Nd/NF复合电极及其析氢性能研究·215·electrochemical workstation, and the Ni-Mo/NF hydrogen evolution electrode was prepared simultaneously. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were used to characterize the surface morphology, phase structure, element content and bonding state of the alloy coating.The hydrogen evolution performance was measured by linear sweep voltammetry (LSV), Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Throughout the electrodeposition experiment, the NF (10 mm×10 mm×0.3 mm), the graphite plate (20 mm×20 mm×5 mm) and the saturated calomel electrode (SCE) were used as working, counter, and reference electrodes, respectively. The results showed that the optimum process parameters were pH=4.5, current density30 mA/cm2, deposition time 60 min and temperature 30 ℃. After electrochemical deposition, the surface of Ni-Mo/NF alloycoating presented cellular structure with relatively coarse particles. With the introduction of Nd element, the surface particles of Ni-Mo-Nd/NF coating increased, and the fine particles grew directly on the conductive substrate, which increased the specific surface area of the coating, provided more the active sites of hydrogen evolution, and helped to improve hydrogen evolution efficiency. According to Mapping, Ni, Mo and Nd were evenly distributed on the coating, and their mass percentages were57.0%, 29.9% and 13.1% respectively. It could be seen from XRD that with the doping of Mo and Nd, the peak appearednegative shift, which might be due to the solid solution of Mo and Nd in Ni, and the Ni atom was replaced by the Nd atom witha larger radius, and the lattice changed. Ni 2p, Mo 3d and Nd 3d peaks could be clearly observed in the XPS total spectrum. Interms of electrochemical performance, the over potential of Ni-Mo-Nd/NF was only 73 mV at 10 mA/cm2 in alkaline medium, the Tafel slope was 147 mV/dec, the double-layer capacitance (C dl) value was 4.39 mF/cm2, the charge transfer resistance was1.352 Ω, compared with Ni-Mo/NF. The binary electrode decreased by 62 mV, 54 mV/dec, 0.35 Ω, and the double-layercapacitance (C dl) value increased by 1.66 mF/cm2. In addition, the current density of Ni-Mo-Nd/NF electrocatalyst remained stable after prolonged electrolysis for 24 h, and the activity of the catalyst decreased slightly after 2 000 cycles of voltammetry.It is concluded that the doping of rare earth element Nd can increase and refine the crystal grains, thus increasing the specific surface area of the electrode, providing more active sites for hydrogen evolution reaction and improving the efficiency of hydrogen evolution reaction. Compared with the binary alloy Ni-Mo/NF, the Ni-Mo-Nd/NF ternary alloy electrode exhibits better HER catalytic performance due to the synergistic effect of the ternary alloy.KEY WORDS: one-step electrodeposition; Ni-Mo-Nd/NF; hydrogen evolution reaction; nickel foam氢（H2）作为一种清洁高效的二次能源，由于其高能量密度（143 MJ/kg）和零排放[1]的特性，是较有前途的替代能源之一。

(10)申请公布号 (43)申请公布日 2014.04.16C N 103722167A (21)申请号 201310672382.8(22)申请日 2013.12.10B22F 1/00(2006.01)C25C 5/02(2006.01)B82Y 40/00(2011.01)(71)申请人大连理工大学地址116024 辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人张贵锋 车参燕 侯晓多 高晓霞邓德伟(54)发明名称一种六水氯化镍的乙醇溶液中电沉积制备纳米镍粉的方法(57)摘要一种六水氯化镍的乙醇溶液中电沉积制备纳米镍粉的方法，属于金属纳米粒子合成技术领域。

本发明的技术方案如下：第一步，电极预处理：以钛金属片和铂金属片为阴极和阳极，经过有机溶剂和去离子水清洗，备用；第二步，配置六水氯化镍的乙醇溶液，其浓度不小于5.9g/L ；第三步，将上述的六水氯化镍的乙醇溶液置于反应槽中，施加脉冲直流电压，反应后收集产物，用有机溶剂对其清洗，即得到镍粉。

本发明的反应体系简单、操作简便、设备要求低，易实现大规模生产，有广阔的产业化前景且对纳米金属粉末的制备和工业化生产都具有重要的意义。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页(10)申请公布号CN 103722167 A1/1页1.一种六水氯化镍的乙醇溶液中电沉积制备纳米镍粉的方法，其特征在于步骤如下：第一步，电极预处理：以钛金属片和铂金属片作为反应槽的阴极和阳极，经过有机溶剂和去离子水清洗；第二步，配置六水氯化镍的乙醇溶液，其浓度不小于5.9g/L ；第三步，将上述的六水氯化镍的乙醇溶液置于反应槽中，施加脉冲直流电压，反应后收集产物，用有机溶剂对其清洗，即得到镍粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阴阳极之间的距离为2.5～3.5cm ，脉冲直流电压范围40～50V ，脉冲频率3.5～4.5KHZ ，通断比0.3～0.5。

3浙 江 林 学 院 学 报 2003 , 20 (3) : 293～296Journal of Zhejiang Forestry College文章编号 : 100025692 (2003) 0320293204均匀沉淀法合成氢氧化镍超微粉冯炎龙1 , 郭建忠1 , 刘 力1 , 薛永强2 (1. 浙江林学院 理学院 , 浙江 临安 311300 ; 2. 太原理工大学 化工学院 , 山西 太原 030024)摘要 : 为了制备具有高电化学活性和高堆积密度的 Ni (OH ) 2 正极材料 , 以尿素和硝酸镍为 原料 , 采用均匀沉淀法制备了纳米级 Ni (OH ) 2 。

通过设计正交试验 , 找出了最佳工艺条件 。

以红外光谱 、XRD 和 SE M 等测试手段 , 对纳米级 Ni (OH ) 2 的粉体结构及形貌进行了研究 。

结果表明 , 在 95 ℃以上温度下 , n 尿素 : n Ni 2 + = 3∶1 时 , 可得到粒度较细 , 平均粒径在 014～ 015μm 左右的 Ni (OH ) 2 粉体 , 且收率较高 。

图 6 参 5关键词 : 氢氧化镍 ; 均匀沉淀法 ; 纳米材料 ; 超微粉中图分类号 : TM91212 文献标识码 : A目前使用的碱性二次电池中 , 镍系列电池占有很重要的地位 , 其中金属氢化物2镍电池的研究更 是热点 。

制备出高容量 、高活性和高堆积密度的正极活性材料是提高电池性能的措施之一 。

目前以开 发球形 Ni (OH ) 2 和包覆金属粉为重点 。

纳米材料是 20 世纪 80 年代末兴起的新材料 , 它具有许多与 传统晶体不同的性质 。

超微粒子是指颗粒尺寸进入大于原子簇 (cluster ) 而小于微粉 (fine powder ) 。

当小粒子尺寸进入纳米量级时 , 显示出了普通大颗粒材料不具有的特征 , 即小尺寸效应 、表面与界面 效应 、量子效应和宏观量子隧道效应 。

电池正极材料纳米氢氧化镍的制备新进展林才顺(中南大学资源环境与建筑工程学院,湖南长沙410083)摘要:综述了电池正极材料纳米氢氧化镍的几种制备方法及其工艺条件和主要特点,描述了纳米氢氧化镍的结构特征及电化学性能,探讨了转化温度、表面活性剂、反应物浓度以及硝酸根离子对形成纳米氢氧化镍颗粒尺寸与形貌的影响,指出纳米氢氧化镍作为电池正极材料具有光明的前景,但对生产技术还需进一步研究。

关键词:纳米材料;氢氧化镍;制备;电化学性能中图分类号:T Q 138.13;T M 911.14文献标识码:A 文章编号:1009-2617(2004)02-0061-05收稿日期:2003-09-04作者简介:林才顺(1973-),男,硕士研究生,主要从事湿发冶金、金属回收及电池正极材料的制备和开发。

作为电池正极材料的氢氧化镍在化学电源的发展过程中占有很重要的地位,被广泛使用到各种镉镍电池、储氢电池、锌镍电池和铁镍电池,所以制备和研究高活性、高容量、高密度的电池正极材料氢氧化镍十分重要。

与普通氢氧化镍相比,纳米氢氧化镍材料具有更优异的电催化活性、高的放电平台、高的电化学容量以及高的密度,因此,它的制备方法和应用特性引起了众多研究者的兴趣和关注,成为竞相研究的热点[1,2]。

目前,许多科技工作者已经研制出多种纳米氢氧化镍的合成方法,如沉淀转化法、均相沉淀法、无水乙醇法、湿法化学合成法、配位沉淀法、离子交换法、微乳液法、高能球磨法以及固相反应法等[3],对其电化学性能和质子扩散行为也有较多研究。

本文从纳米氢氧化镍的制备方法、结构特征和电化学性能3个方面对近年来的研究状况和进展进行综述。

1纳米氢氧化镍的制备方法1.1沉淀转化法沉淀转化法是根据难溶化合物溶度积的不同,通过控制转化条件来限制颗粒生长和防止颗粒团聚,从而获得分散性较好的超微粒子。

通过镍盐和草酸盐反应生成草酸镍盐,控制反应体系温度、搅拌强度、pH 等工艺条件,再加入一定量的表面活性剂和碱液,使之发生沉淀反应。

电解法制备纳米氢氧化镍前言电化学沉积法制备氧化物超级电容器电极，具有直接一步制成电极的优点，简化了电极制备过程。

同时，由电沉积方法制备的氧化物的比容量高，从这个角度来看该方法具有良好的应用前景。

用电沉积法制备纳米材料是目前纳米材料制备中最为活跃的一个领域，该方法是通过选用合适的电极材料，对电解液进行电解，调节电极电位、电流来控制反应的方向和速度，在电极上产生所需要的物质。

沉积的方法主要包括直流电沉积、脉冲电沉积、喷射电沉积和复合电沉积等方法。

在电沉积过程中，沉积层的形成包括两个过程：一是晶核的生成，二是晶核的成长。

如果晶核的生成速度大于晶核的成长速度，则可获得晶粒细小致密的沉积层。

电化学法合成纳米 Ni(OH)2和 NiO 具有成本低，操作简便，环境污染小，所得产物纯度高，分散性好等优点，近年来引起了人们的重视。

在外加电流的作用下，金属镍阳极氧化成 Ni2+，水分子在阴极上还原析氢产生 OH-，两者反应生成 Ni(OH)2沉淀。

根据电解液是否含水可分为水溶液法和非水溶液法。

水溶液法是利用恒流阴极极化和恒电位阳极电沉积法将 Ni(OH)2沉积到 Ni 32基体上，电化学沉积得到水合 Ni(OH)2，吸附水嵌入到 Ni(OH)2晶格中。

非水电解法是以纯金属镍板作阳极，惰性电极(石墨、铂、银)作阴极，醇作电解液，电解液及整个电解过程不能有水的存在，由于醇不导电，所以必须加入支持电解质，支持电解质可选用铵盐和季铵盐，采用直流电或整流交流电在醇沸点温度下加热电解。

纳米氢氧化镍材料的制备方法。

subbaiha等报道[25],在电沉积合成Ni(OH)2时,氢氧化镍的粒度随电流密度的增加而增大,但电流效率和堆积密度却随之减小,堆积密度随镍的原始浓度增加而增大。

文献报道[26],电流密度和温度对电化学沉积Ni(OH)2的表面形态和电化学活性也有影响。

而且用椭圆光度法现场监测氢氧化镍的电化学沉积过程,发现在特定的电流密度下可得到结构紧密和分布均匀的氢氧化镍薄膜[27]。

纳米氧化镍颗粒的制备方法与流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。