《镍钼基合金催化析氢电极的研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镍钼基合金催化析氢电极的研究（学位论文-工学）（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、镍 钼 基 合 金 催 化 析 氢 电 极 的 研 究Nickel-molybdenum based alloy forhydrogen evolution reaction学 科 专 业 ： 应 用 化 学研 究 生 ： 吴 强指 导 教 师 ： 王 宏 智 副 教 授天 津 大 学 化 工 学 院二 一 三 年 五 月独创性声明本人声明 所 呈 交 的 学 位论文是 本 人 在 导 师 指 导 下 进 行的研究 工 作 和 取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天 津 大 学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材
2、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日我 是 爱 天 大 的 ！ ！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天 津 大 学 有 关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 。特授权 天 津 大 学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日中 文 摘 要氯 碱
3、 工 业 是 基 础 工 业 也 是 高 耗 能 行 业 ， 如 何 降 低 能 耗 、 提 高 企 业 的 经 济 效 益与技术水平已成为一个重要课题。目前氯碱工业已广泛采用高催化活性 DSA 阳极，降低阴极析氢过电位已成为氯碱工业节能减排、提高企 业 经 济 效 益 的 关 键 。本文采用电沉积法制备出 Ni-Mo 和 Ni-Mo-P 合金电极，通过正交实验确定了电极的最佳制备工艺，考察了电极的析氢催化活性，研究了其析氢催化机理。以 Ni-Mo 合金在 6 molL-1 NaOH 溶液中的催化析氢活性为指标，通过正交实验确定了电镀 Ni-Mo 合金的最佳工艺：钼酸铵浓度 0.10 0.15
4、 molL-1，硫酸镍浓度为 0.15 molL-1， 电 流 密 度 为 10 Adm-2， pH 值为 9 10， 镀 液 温 度 为 35 。电化学测试表明，当电流密度为 0.1 Acm-2 时，N i-Mo 合金的析氢过电位较纯镍电极正移约 320 mV。 Ni-Mo 合金随着镀层中钼含量的提高晶粒尺寸逐渐减小，析 氢 催 化 活 性 增 强 ， 但 耐 蚀 性 逐 渐 降 低 。 模 拟 工 业 电 解 槽 实 验 表 明 ， 最 佳 工 艺 条件下制备的 Ni-Mo 合金具有优异的催化析氢活性，与纯镍电极相比，槽电压降低 240 mV，同时具有优良的抗断电流能力。在电沉积 Ni-M
5、o 二元合金的基础上成功制备出三元 Ni-Mo-P 合金，并通过正交实验确定了电镀 Ni-Mo-P 合 金 的 最 佳 工 艺 。 工 艺 研 究 表 明 ， Ni-Mo-P 合金中：随 着 镀 层 中 钼 含 量 的 提 高 ， 镀 层 的 晶 粒 尺 寸 降 低 ， 电 极 的 催 化 析 氢 活 性 增 强 ； 随着镀层中的磷含量的增加，镀层在 6 molL-1 NaOH 溶液中的耐蚀性提高，优于Ni-Mo 合金。电化学测试结果表明，当电流密度为 0.1 Acm-2 时，Ni-Mo-P 合金的析氢电位比纯镍电极正移 250 mV， 但 其 析 氢 电 位 相 对 于 Ni-Mo 合金则负
6、移约70 mV。 与 Ni-Mo 合 金 相 比 ， 磷 元 素 的 添 加 ， 使 Ni-Mo-P 合金的电化学反应电阻变大，催化析氢活性略有下降，但却提高了合金电极的耐蚀性，使 Ni-Mo-P 合金电极的稳定性提高。关键词：析氢阴极；N i-Mo； Ni-Mo-P；稳定性ABSTRACTThe chlor-alkali industry is the basic industry and high energy consumingindustries. As high catalytic activity DSA anode has been widely used in chlor-al
7、kaliindustry, it is necessary to reduce the over-potential of the cathode to make sureenergy conservation and the economic efficiency of enterprises. In this paper,amorphous Ni-Mo and Ni-Mo-P alloys have been prepared by electro-deposition onthe matrix of copper plate or iron. The optimum plating pr
8、ocess determined byorthogonal experiments, compare each alloy catalytic activity for hydrogen evolutionreaction (HER) to study the hydrogen evolution mechanism.Take the hydrogen evolution activity of Ni-Mo alloy in 6 molL-1 NaOH solutionas an indicator. The optimum plating process determined by orth
9、ogonal experiments :(NH4)6Mo7O24.7H2O 0.10 0.15 molL-1, NiSO4 0.15 molL-1, current density 10Adm-2, pH 9 10, bath temperature is 35 . Steady-state polarization curves testresults show that the over potential of HER at the current density of 0.1 Acm-2 ofNi-Mo alloy was about 320 mV lower than that of
10、 the pure Ni electrode. As the Mocontent in the Ni-Mo coating increase, the grain size gradually decreases, the HERactivity enhance, but the corrosion resistance gradually weakened. Simulate industrialelectrolytic cell experiments shows Ni-Mo alloy in industrial electrolysis conditionspositive shift
11、 about 240 mV than pure nickel electrode. And also shows excellentresistance to breaking current.The Ni-Mo-P alloy successfully prepared based on the electro-deposition ofNi-Mo binary alloys, and the optimum process conditions determined by orthogonalexperiments. Process studies show that with the i
12、ncrease of the Mo content in thecoating, the grain size gradually decreases, the hydrogen evolution catalyst activityincrease; with the increase of the P content in the coating, the corrosion resistance in 6molL-1 NaOH solution increase, and is better than Ni-Mo alloy. The electrochemicaltest result
13、s show that: When the polarization current density of 0.1 Acm-2, Ni-Mo-Palloy hydrogen evolution potential positive shift about 250 mV than that of purenickel plate. But its hydrogen evolution potential is negative shift approximately 70mV compare to the Ni-Mo alloy. With the P element in the coatin
14、g, theelectro-reaction resistance increase, so the decrease of hydrogen evolution activity.But the corrosion resistance of Ni-Mo-P alloy has increased, and so the improvementof its stability.KEY WORDS： hydrogen evolution cathode； Ni-Mo； Ni-Mo-P； stability目 录第一章 绪论.11.1 氯碱工业概述. 11.2 电解槽阳极研究现状. 21.3 电解槽阴极研究现状. 31.3.1 Raney Ni . 31.3.2 镍基合金. 51.4 复合型活性阴极. 121.4.1 复合电镀技术.
