電沉積Ni-Ru合金及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鉑系貴金屬具有優(yōu)越的物理化學(xué)性能，受到廣泛關(guān)注和研究。而其中的Ru屬較廉價(jià)的貴金屬，也具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和催化性能，從電解水析氫、有機(jī)物加氫等還原反應(yīng)到電催化氧化甲醇、MBH<,4>(M=K,Na)等氧化反應(yīng)都可以用到Ru催化劑，使Ru成為貴金屬元素中用途最廣的元素之一。但單組分Ru作為活性電極使用成本還是太高。因此在保持電極材料的活性的同時(shí)降低電極材料的成本，是一個(gè)值得深入研究的課題。 本文運(yùn)用電化學(xué)沉積的方法制備了具有

2、不同形貌和成分的Ni-Ru合金鍍層，通過X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、能量失散X射線(EDX)等表征手段，探討了制備條件對合金鍍層的結(jié)構(gòu)、形貌和成分的影響規(guī)律。并利用線性極化掃描技術(shù)研究了Ni-Ru合金鍍層在堿性溶液中陰極水解析氫和陽極氧化甲醇和KBH<,4>的電化學(xué)性能。主要工作如下： 1．在電解液中固定RuCl<,3>·nH<,2>O 5.0 g/L，無水CH<,3>COONa 30

3、.0g/L，Na<,3>C<,6>H<,5>O<,7>·2H<,2>O 30.0g/L，pH 3，鍍液溫度25±1℃，總沉積電量90C/cm<'2>，改變NiSO<,4>·6H<,2>O濃度在15.0～50.0g/L，沉積電流密度10～90 mA/cm<'2>條件下直流電沉積制備了Ni-Ru雙組分合金鍍層。研究了鍍液組成、沉積電流密度對鍍層結(jié)構(gòu)、形貌和成分的影響規(guī)律。 2．考察了直流電沉積制備的Ni-Ru合金在堿性溶液中水解析氫

4、和電催化氧化甲醇及KBH4的電化學(xué)性能。在催化析氫反應(yīng)中，Ni-Ru合金鍍層表現(xiàn)出明顯的雙組分協(xié)同作用，當(dāng)鍍層中Ru含量超過20at％后，析氫活性高于單組分。但在堿性溶液中作為電氧化劑，Ni-Ru合金鍍層并未表現(xiàn)出期望中雙組分的協(xié)同作用，活性組分Ru在實(shí)驗(yàn)過程中溶出，大大降低甚至喪失了鍍層的電催化性能。 3．利用脈沖電沉積技術(shù)在組成為RuCl<,3>·nH<,2>O 5.0 g/L，無水CH<,3>COONa 30.0 g/L，

5、Na<,3>C<,6>H<,5>O<,7>·2H<,2>O 30.0 g/L，NiSO<,4>·6H<,2>O濃度在10.0 g/L和15.0g/L電解液中制備了Ni-Ru納米合金鍍層。主要考察了基底預(yù)處理和脈沖條件對鍍層形貌的影響規(guī)律。經(jīng)過電化學(xué)拋光處理后的基底上脈沖沉積得到的Ni-Ru納米合金鍍層分布均勻，表面比較平整；脈沖電流密度低于90 mA/cm<'2>條件下得到的鍍層主要呈現(xiàn)顆粒和柱狀納米結(jié)構(gòu)，脈沖電流密度高于500 mA/