泡沫鎳鉬鈷三元合金材料的製備方法
2023-05-27 17:18:06 2
專利名稱：泡沫鎳鉬鈷三元合金材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳鉬鈷三元合金泡沫材料的製備方法，尤其涉及一種高催化活性的電解 析氫電極材料的製備方法。
背景技術：
泡沫金屬材料由於具有質量輕、強度高、比表面積大等優良性能，在最近十幾年來得到 了迅速發展，特別是泡沫鎳材料作為高能電池的極板材料，可使活性物質得到充分的利用， 因而在化學電源工業中的應用獲得了極大的成功。近幾年來泡沫鎳作為催化劑載體和電解電 極以及在其他方面的應用也受到了越來越多的關注，但是由於金屬鎳的析氫過電位較大，即 使泡沫鎳具有很大的比表面積，也很難進一步提高析氫活性和降低電解電壓，並且在間歇電 解條件下，由於斷電引起的反向電流的影響，泡沫鎳電極上氫的電解析出反應活性退化很快， 因此需要發展一種比表面積大、析氫活性高、在間歇電解條件下活性不退化、能抗反向電流 影響的電解析氫電極材料。鎳、鉬、鈷都屬過渡金屬，具有特殊的d電子結構，形成合金時 表現出使析氫過電位進一步降低的協同效應；鉬可細化合金晶粒，提高耐腐蝕性；因此，鎳 鉬鈷三元合金泡沫材料具有比表面積大，耐腐蝕性好，析氫活性高的優點。
發明內容
本發明的目的在於提供一種泡沫鎳鉬鈷三元合金材料的製備方法，這種鎳鉬鈷三元合金 的泡沫材料呈三維網狀結構，通孔率高，比表面積大，耐腐蝕性好，能抗反向電流影響，是 一種性能優良的析氫電極材料，也可以在一些腐蝕性的介質中用作化學反應器或催化劑載體。
本發明以聚氨酯泡沫為模板，經化學鍍鎳或浸塗導電膠使聚氨酯泡沫模板表面導電化， 然後在表面導電化後的模板上直接電沉積鎳鉬鈷三元合金，電沉積後在熱解爐中去除聚氨酯 泡沫模板，在氫氣氛爐中還原處理後製成鎳鉬鈷三元合金泡沫材料。
所述聚氨酯泡沫模板化學鍍鎳表面導電化，應先經過鹼性除油、酸性粗化和親水化處理、 膠體鈀活化等傳統工藝處理後實施化學鍍鎳。所述化學鍍鎳工藝是低溫弱鹼性化學鍍鎳工藝， 溶液組成為NiS04 ,6H20 (35 - 40g/L)、 NaH2P02 'H20 (10 - 12g/L)、 C6H15N03 (100 - 120ml/L)、 Na3P04* 12H20 (70g/L)、 Na3CfiH507 ( 16g/L)、穩定劑(少量)，PH 9 - 10 ，溫度40 — 45°C， 時間15-25分鐘。
所述聚氨酯泡沫模板浸塗導電膠表面導電化，應先經過鹼性除油和親水化處理，再進行 浸膠，然後擠膠壓勻和乾燥固化處理。導電膠是超細導電介質粉末分散在純水中所形成的懸 浮乳液，固含量IO _ 15%，導電介質可以是石墨、炭黑或乙炔黑，平均粒徑《3微米。
3所述在表面導電化後的聚氨酯泡沫模板上直接電沉積鎳鉬鈷三元合金是在低溫弱鹼性溶 液中進行的，電沉積的工藝參數如下
硫酸鎳(NiS。4 6H20): 30 - 60 g/L 硫酸鈷(CoS(X 6H20): 20 - 40 g/L 鉬酸鈉(Na2Mo04 2H20): 8 - 20 g/L 檸檬酸三鈉(Na3C6H507 2H20): 140 — 160 g/L 添加劑1 g/L PH值8-9 溫度40 - 50°C
其中硫酸鹽(硫酸鎳、硫酸鈷)也可以用相應的氯化物代替，鈉鹽(鉬酸鈉、擰檬酸三 鈉)也可以用相應的銨鹽代替。
所述電沉積鎳鉬鈷三元合金後在熱解爐中去除聚氨酯泡沫模板，熱解溫度500 - 700°C， 時間3 - 6分鐘，在氫氣氛爐中還原處理，溫度900 - IIOO'C，時間30 - 50分鐘。
具體實施例方式
用以下實施案例對本發明的具體實施方式
進行詳細說明。 實施例l:
將厚2mm的聚氨酯泡沫經鹼性除油、酸性粗化和親水化處理、膠體鈀活化等傳統工藝處 理後實施化學鍍鎳使表面導電化。
所述化學鍍鎳溶液含NiS04 6H20 40g/L、 NaH2P02 H20 12g/L、 C6H15N03 120ml/L、 Na3C6H507 16g/L、穩定劑2mg/L， PH值IO ，溫度40。C，化學鍍15分鐘。
化學鍍鎳後進行電沉積鎳鉬鈷三元合金，所述電沉鎳鉬鈷三元合金的工藝參數如下
硫酸鎳(NiS(X 6H20): 60 g/L
氯化鈷(CoCl2 6H20): 36 g/L
鉬酸鈉(Na2Mo04 2H20): 20 g/L
檸檬酸三鈉(Na3C6H507 2H20): 160 g/L
添加劑1 g/L
PH值8.5
溫度45 °C
鎳片和鈷片作聯合陽極，陰極電流密度50mA/cm2,電沉積40分鐘。
電沉積後洗淨，壓縮空氣吹乾，在熱解爐中去除聚氨酯泡沫模板，溫度500°C，時間5 分鐘，在氫氣氛爐中還原，溫度900。C，時間50分鐘。實施例2:
除電沉積鎳鉬鈷三元合金工藝外，其餘工藝和實施例1相同。 所述電沉鎳鉬鈷三元合金的工藝參數如下
氯化鎳(NiSO, 6,: 30 g/L 硫酸鈷(C。CL 6H20): 20 g/L 鉬酸鈉(Na2Mo04 2柳:8 g/L 檸檬酸三鈉(Na3C6H507 2H20): 140 g/L 添加劑1 g/L PH值8.5 溫度45 °C
鎳片和鈷片作聯合陽極，陰極電流密度40mA/Cm2，電沉積60分鐘。 實施例3:
除表面導電化工藝和熱處理工藝外，其餘工藝和實施例1相同。
表面導電化工藝採用浸塗導電膠的方法，所述浸塗導電膠表面導電化工藝，應先將聚氨 酯泡沫模板經過鹼性除油和親水化處理等傳統工藝處理後，再進行浸膠。導電膠是石墨導電 懸浮乳液，固含量15%,平均粒徑《3微米。浸膠後進行擠膠壓勻處理，以去除多餘的導電膠， 防止發生堵孔現象。擠膠壓勻後進行乾燥和固化處理。固化條件為80°C， 3小時。
導電膠固化後即可進行電沉積鎳鉬鈷三元合金，電沉積後經洗淨和壓縮空氣吹乾，即可 進行熱處理。
所述熱處理工藝是在熱解爐中去除聚氨酯泡沫模板，溫度700'C，時間3分鐘，在氫氣 氛爐中還原，溫度110(TC，時間30分鐘。
權利要求
1、一種泡沫鎳鉬鈷三元合金材料，其特徵在於該材料具有如聚氨酯泡沫樣的三維網狀結構，其主要成分由鎳、鉬、鈷組成的合金泡沫材料。
2、 所述泡沫鎳鉬鈷三元合金材料的製備方法，其特徵是以聚氨酯泡沫為模板，經化學鍍 鎳或浸塗導電膠使聚氨酯泡沫模板表面導電化，然後在表面導電化後的模板上直接電沉積鎳 鉬鈷三元合金，電沉積後的材料在熱解爐中去除聚氨酯泡沫模板，在氫氣氛爐中還原處理後 製成鎳鉬鈷三元合金泡沫材料。
3、 根據權利要求2所述的泡沫鎳鉬鈷三元合金的製備方法，其特徵在於所述的聚氨酯泡沫模板經化學鍍鎳表面導電化處理是低溫弱鹼性化學鍍鎳工藝，化學鍍鎳的溶液組成為NiS04 '6H20 (35 - 40g/L)、 NaH2P02 (10- 12g/L)、 C6H15N03 (100 - 120ml/L)、 Na:,P04 12H20 (70g/L)、 Na3CfiH507 (16g/L)、穩定劑(少量)，PH 9 - 10 ，溫度40 — 45°C，時間15 — 25 分鐘。
4、 根據權利要求2所述的泡沫鎳鉬鈷三元合金的製備方法，其特徵在於所述的聚氨酯泡 沫模板表面導電化處理也可以採用浸塗導電膠的方法，導電膠是超細導電介質粉末分散在純 水中所形成的懸浮乳液，固含量10- 15%，導電介質可以是石墨、炭黑或乙炔黑，平均粒徑 《3微米。
5、 根據權利要求2所述的鎳鉬鈷三元泡沫合金的製備方法，其特徵是經化學鍍鎳或浸塗 導電膠使表面導電化後的聚氨酯泡沫模板在低溫弱鹼性溶液中直接電沉積鎳鉬鈷三元合金， 電沉積的工藝參數如下硫酸鎳(NiS04 6H20): 30 — 60 g/L 硫酸鈷(CoS04 6H20): 20 - 40 g/L 鉬酸鈉(Na2Mo04 2H20): 8 - 20 g/L 擰檬酸三鈉(Na3C6H507 2H20): 140 - 160 g/L 添加劑1 g/L PH值8 - 9 溫度40 - 50°C其中硫酸鹽(硫酸鎳、硫酸鈷)也可以用相應的氯化物代替，鈉鹽(鉬酸鈉、檸檬酸三 鈉)也可以用相應的銨鹽代替。
6、 根據權利要求2所述的鎳鉬鈷三元泡沫合金的製備方法，其特徵是電沉積鎳鉬鈷三元 合金後的熱解處理溫度為500 - 700°C，時間為3-5分鐘，氫氣還原處理溫度為900 - 1100 °C，時間為30 - 50分鐘。
全文摘要
一種泡沫鎳鉬鈷三元合金材料的製造方法。以聚氨酯泡沫為模板，經過化學鍍鎳或浸塗導電膠使聚氨酯泡沫模板表面導電化，再電沉積鎳鉬鈷三元合金，最後在熱解爐中去除聚氨酯泡沫模板，在氫氣氛爐中還原處理後製成。本發明製備的泡沫鎳鉬鈷三元合金材料呈三維網狀結構，通孔率高，比表面積大，耐腐蝕性好，是一種性能優良的電解析氫電極材料。
文檔編號C25D3/12GK101509085SQ20081003063
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月15日 優先權日2008年2月15日
發明者張振輝, 文家新, 李文軍, 王亞玲, 胡小冬, 陳良木, 陳範才 申請人:湖南大學