PDF《Ni/NiCo2O4 复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能》

6 (°)・ min-1 , Cu Kα衍射, 测定所用基体为 1.7 cm*1.7 cm* 0.2 cm的碳钢基体. 电化学测试在 CHI-630D 型综合电化学测试仪 上进行. 电化学阻抗实验在 Parstat2273 型电化学工 作站进行, 频率范围为

100 kHz-10 mHz, E=10 mV, 电解前复合电极置于电解液中0.5 h以上. 使用玻璃 三室电解池(150 mL), 工作电极是自制的Ni/

2850 鲍晋珍等: Ni/NiCo2O4复合电极的制备及其在碱性介质中的析氧性能 No.12 NiCo2O4复合电极, 辅助电极采用大面积Pt片(3 cm*

3 cm), 参比电极选用 Hg/HgO (1 mol・L-1 KOH)电极. 电解液为5 mol ・ L-1 KOH溶液, 实验温度均设置 为30 °C.

3 结果与讨论 3.1 镀液pH值和阴极电流密度对复合镀层中 NiCo2O4含量的影响 在镀液pH值分别为5.

8、 6.

0、 6.

2、 6.

4、 6.

6、 6.8的 条件下, 在0-120 mA ・ cm-2 的范围内改变阴极电流 密度, 经过复合电沉积得到Ni/NiCo2O4复合镀层. 能 谱分析测得复合镀层中各成分的质量分数, 从而得 到各镀液 pH 值条件下 NiCo2O4 在复合镀层的含量 与阴极电流密度的关系, 如图1所示. 从图1中可以 看出, 每个 pH 条件下, 开始随着阴极电流密度的不 断增大, NiCo2O4在复合镀层的含量总是先增加到一 个最大值, 然后减少. 这是因为在低电流的时候, 随 着电流密度的增大, NiCo2O4 颗粒随着镀液中的Ni2+ 向阴极移动加剧而加剧, 并且表面活性剂在NiCo2O4颗粒周围形成一层膜, 由于静电作用也会随 电流的增大而向阴极移动. 当电流超过某个值之后 再继续增大, 超过阴极的析氢电位, 阴极上就会加 剧析氢副反应, 从而影响了 NiCo2O4 颗粒的附着和 沉积. 另外, 随着阴极电流密度的增大, Ni2 + 与NiCo2O4 颗粒的沉积速度不能同步增大, NiCo2O4 颗 粒在复合镀层中的相对含量便会减少.24 所以, 每个 镀液pH条件下都有一个最佳复合沉积的阴极电流 密度. 表1为不同镀液pH下的复合镀层中NiCo2O4的 最高含量与阴极电流密度jk的对应关系表. 可见, 当pH=6.2, jk=100 mA・cm-2 时, 复合镀层中 NiCo2O4 的含量最高, 达到30.6% . 因此, 复合电沉积Ni/ NiCo2O4 的最佳条件为: pH=6.2, jk=100 mA ・ cm-2 , 以 下研究所用复合镀层(电极)Ni/NiCo2O4 均为该条件 获得. 3.2 Ni/NiCo2O4复合镀层的组成和结构 表2是根据复合氧化物 NiCo2O4 粉体和在最佳 电沉积条件下制备Ni/NiCo2O4复合镀层的能谱图所 得的各元素原子的质量分数, 可见 Ni/NiCo2O4 复合 镀层Ni的含量明显高于NiCo2O4 粉体Ni的含量, 说 明复合镀层中除含有NiCo2O4外, 还含有大量Ni. 图2(a)为尖晶石型 NiCo2O4 复合氧化物放大 2000倍的SEM图片, 由图可以看出制备的复合氧化 物为谷粒状, 分布均匀, 长度约为 2-3 μm, 与文献

22 报道的共沉淀法制备的尖晶石型化合物平均粒径2 μm 接近, 这说明 NiCo2O4 作为析氧催化剂较理想, 比表面积较大, 可增加其电催化性能. 图2(b)为通过 Watt 镀镍得到的镍镀层放大

2000 倍的照片,显然镀 层表面均匀致密. 图2(c)为Ni/NiCo2O4 复合镀层放 大2000 倍的 SEM 照片, 镍镀层包覆 NiCo2O4 颗粒, 表面有一些孔洞. 与图 2(a)对比, 在复合镀过程中 N........