一种Ni-W碱性电解水析氢催化剂、制备方法与应用与流程

本发明涉及碱性电解水催化剂领域，具体地说是涉及一种ni-w碱性电解水析氢催化剂、制备方法与应用。

背景技术：

1、氢能源因其清洁可再生、能量密度高等优点被认为有希望可以在未来取代传统的化石燃料。电解水是非常重要的一种产氢方式，其效率依赖于高效催化剂。目前贵金属pt和ruo2具有很好的析氢和析氧性能，但其稀少的储量以及昂贵的价格极大限制了它们在电化学中的应用。所以，开发高效非贵金属析氢催化剂是非常有必要的。镍钨合金以其独特的摩擦学、磁学、光学、电学与电腐蚀等方面的性能，受到人们的重视。镍钨合金电镀层结构致密、耐热性高，可与陶瓷、石墨相媲美；在高温下耐磨损、抗氧化，具有良好的自润滑和耐蚀性能。

2、电沉积法是指通过循环伏安法、恒电流或恒电压等电化学手段将溶液中金属离子沉积到基底材料上，使其形成金属或者金属合金镀层。该方法具有原理简单、易操作、价格低廉、镀层均匀、镀层组分易控制等优点。但电沉积过程中总伴随着析氢副反应的发生，使所制备的催化剂出现氢脆现象，导致催化剂电沉积层出现大量针孔和裂纹。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出一种ni-w碱性电解水析氢催化剂、制备方法与应用。

2、本发明所采用的技术解决方案是：

3、本发明目的之一在于，提供一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、对镍网进行打磨，随后进行预处理；

5、步骤s2、配制镀液，镀液中含有镍盐、钨盐、络合剂、光亮剂和表面活性剂；将步骤s1预处理后的镍网作为阴极和阳极，置于镀液中进行电沉积，得到ni-w催化剂粗产物；

6、步骤s3、对步骤s2得到的ni-w催化剂粗产物进行清洗，然后吹干，再放入到管式炉中进行去氢处理，得到ni-w碱性电解水析氢催化剂。

7、上述ni-w碱性电解水析氢催化剂形成于阴极镍网表面。

8、步骤s1中：优选采用金相砂纸呈十字形状(即上下左右)打磨编织镍网表面，清洗除去打磨的粉尘；预处理过程是分别用去离子水、无水乙醇、去离子水清洗镍网表面的油污和杂质。

9、步骤s2中：镀液在进行电沉积之前，还包括调ph值步骤，优选采用无水na2co3将镀液ph值调节为9-9.5。更加优选，将镀液ph值调节为9。

10、步骤s2中：所述镍盐优选为硫酸镍或硝酸镍，钨盐优选为钨酸钠，镍盐和钨盐中镍钨摩尔比优选为5～8∶1。

11、步骤s2中：所述络合剂优选为柠檬酸钠，光亮剂包括初级光亮剂和次级光亮剂，初级光亮剂优选为糖精钠，次级光亮剂优选为1,4-丁炔二醇，表面活性剂优选为十二烷基磺酸钠。

12、镀液中，柠檬酸钠浓度优选为100～140g/l，糖精钠浓度优选为0.5～2g/l，1,4-丁炔二醇浓度优选为0.1～0.5g/l，十二烷基磺酸钠浓度优选为0.1～0.5g/l。

13、上述方法中，在进行镀液ph值调节时，可先在去离子水中分别加入柠檬酸钠、硫酸镍、钨酸钠、糖精钠、1,4-丁炔二醇和十二烷基磺酸钠，分别超声至溶解；再将无水碳酸钠用另一份去离子水溶解；再将二者进行混合，完成ph值的调节，最后定容。

14、步骤s2中：采用电化学工作站中的恒电流法进行电沉积，优选设置沉积电流密度为0.1～0.5a cm-2，电沉积时间为1000～3600s。

15、步骤s3中：优选控制去氢处理温度为200～400℃，去氢处理时间为2～3h。

16、同时控制退火速率为3～5℃/min。去氢处理过程如下：采用上述退火速率升温至去氢处理温度，并在该温度下处理2～3h，然后自然降温至室温。

17、本发明目的之二在于提供上述方法所制得的ni-w碱性电解水析氢催化剂，该催化剂无裂纹、针孔现象，镍网表面呈大小不一的胞状颗粒。

18、本发明目的之三在于提供所述的催化剂在碱性电解水析氢领域中的应用。

19、本发明的有益技术效果是：

20、本发明采用预镀镍的方法，通过在镀液中配合加入络合剂、光亮剂和表面活性剂，并对络合剂、光亮剂等成分及用量进行优选，从而有效改善ni-w催化剂表面的针孔、裂纹现象。再配合后续的烧结去氢处理，排出晶体缺陷处的氢，提高了ni-w碱性电解水析氢催化剂的析氢稳定性。

21、本发明所制得的ni-w碱性电解水析氢催化剂无针孔、无裂纹，而且析氢稳定性好，机械性能优异。利用本发明所制得ni-w催化剂进行碱性电解水测试，其具有良好的碱性电解水析氢性能，同时在大电流密度下具有优异的稳定性。

22、本发明制备工艺简单，制备条件可控，具有较好的应用前景，便于市场化推广应用。

技术特征：

1.一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中：采用金相砂纸呈十字形状打磨编织镍网表面，清洗除去打磨的粉尘；预处理过程是分别用去离子水、无水乙醇、去离子水清洗镍网表面的油污和杂质。

3.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：镀液在进行电沉积之前，还包括调ph值步骤，采用无水na2co3将镀液ph值调节为9-9.5。

4.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：所述镍盐为硫酸镍或硝酸镍，钨盐为钨酸钠，镍盐和钨盐中镍钨摩尔比为5～8∶1。

5.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：所述络合剂为柠檬酸钠，光亮剂包括初级光亮剂和次级光亮剂，初级光亮剂为糖精钠，次级光亮剂为1,4-丁炔二醇，表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

6.根据权利要求5所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于：镀液中，柠檬酸钠浓度为100～140g/l，糖精钠浓度为0.5～2g/l，1,4-丁炔二醇浓度为0.1～0.5g/l，十二烷基磺酸钠浓度为0.1～0.5g/l。

7.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：采用电化学工作站中的恒电流法进行电沉积，设置沉积电流密度为0.1～0.5a cm-2，电沉积时间为1000～3600s。

8.根据权利要求1所述的一种ni-w碱性电解水析氢催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s3中：控制去氢处理温度为200～400℃，去氢处理时间为2～3h。

9.如权利要求1～8任一方法所制得的ni-w碱性电解水析氢催化剂。

10.如权利要求9所述的催化剂能够在碱性电解水析氢领域应用。

技术总结
本发明公开一种Ni‑W碱性电解水析氢催化剂、制备方法与应用，属于碱性电解水催化剂领域。该方法包括以下步骤：步骤S1、对镍网进行打磨，随后进行预处理；步骤S2、配制镀液，镀液中含有镍盐、钨盐、络合剂、光亮剂和表面活性剂；将预处理后的镍网作为阴极和阳极，置于镀液中进行电沉积，得到Ni‑W催化剂粗产物；步骤S3、将得到的Ni‑W催化剂粗产物进行清洗，然后吹干，再放入到管式炉中进行去氢处理，得到Ni‑W碱性电解水析氢催化剂。本发明采用预镀镍的方法，并在镀液中加入络合剂、光亮剂和表面活性剂，解决了催化剂表面的裂纹和针孔现象，再通过高温去氢处理，提高了Ni‑W碱性电解水析氢催化剂的析氢稳定性。

技术研发人员：甄崇礼,高立东,张傑
受保护的技术使用者：青岛创启新能催化科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23