稳恒磁场下电沉积Ni-Mo-P合金的制备及其析氢性能的研究

论文摘要

电解水制氢是目前较为成熟的制氢技术中的一种,但是目前使用的Fe电极和Raney-Ni电极由于其具有较高的析氢过电位导致电解能耗偏高。因此,降低电解能耗,研制开发高效的析氢催化电极材料是一重要研究课题。将磁场应用于电沉积过程中就得到了一种新的膜材料的制备方法。本文研究了电磁场对Ni-Mo-P合金电沉积和析氢电催化性能的影响。Ni-Mo-P合金具有镀层致密、硬度大、结合力强、耐腐蚀性好等优点,有着广泛的应用前景,而且目前国内外对电磁场下Ni-Mo-P合金的研究比较少,所以强磁场耦合下电沉积制备Ni-Mo-P析氢阴极材料的研究具有很大的理论和现实意义。通过施加与电场平行（B//J）或垂直（B上J）的0-1.0T强度的稳恒磁场,研究了Ni-Mo-P合金在铜片和钢片基体上镀层表面质量、合金成分、结构、析氢电催化性能、微观结构所产生的影响,通过对实验数据的分析讨论,找出了稳恒磁场对这些性能的影响规律。实验结果表明：与无磁场条件下相比,施加磁场后镀层的表面质量得到了改观,更加细致平整,镀层中的Mo含量增加,而Ni的沉积受到抑制,P的含量基本不变；施加磁场使镀层的析氢电催化性能也有所提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镍基合金电极的析氢机理
• 1.3 镍基合金析氢电极的制备及其析氢电催化性能的研究现状
• 1.3.1 镍基合金析氢电极的制备方法
• 1.3.2 镍基合金的析氢电催化性能
• 1.3.3 Ni-Mo-P合金电极的研究进展
• 1.4 电磁场施加于电沉积的研究现状
• 1.4.1 施加磁场对阴极电流效率的影响
• 1.4.2 施加磁场对镀液的分散能力和覆盖能力的影响
• 1.4.3 施加磁场对镀层合金成分的影响
• 1.4.4 施加磁场对镀层表面形貌的影响
• 1.5 本文研究的目的和意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第2章 实验
• 2.1 实验所用化学试剂
• 2.2 实验装置和主要仪器
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 Ni-Mo-P合金电沉积实验方案及实验过程
• 2.3.1 镀液组成
• 2.3.2 镀液的配制
• 2.3.3 阴、阳极的选择及磁场下电镀
• 2.3.4 电镀前处理
• 2.3.5 实验过程
• 2.4 实验测试分析方法
• 2.4.1 阴极电流效率的测定
• 2.4.2 镀层表面质量的评价及微观形貌的观察
• 2.4.3 镀层结构的X射线衍射分析（XRD）
• 2.4.4 镀层合金成分的能谱分析（EDS）
• 2.4.5 镀层析氢电催化性能的测定
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 非磁场下电沉积
• 3.1.1 不同电流密度对镀层表面质量的影响
• 3.1.2 不同电流密度对镀层成分的影响
• 3.1.3 不同电流密度对阴极电流效率的影响
• 3.2 磁场下电沉积Ni-Mo-P合金镀层
• 3.2.1 磁场施加方式及强度对镀层表面外观质量及其微观形貌的影响
• 3.2.2 磁场施加方式及强度对镀层成分的影响
• 3.2.3 磁场施加方式及强度对镀层结构的影响
• 3.2.4 磁场施加的方式及强度对镀层析氢电催化性能的影响
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢