氨络合物体系电积镍的阴阳极机理研究

摘要

与传统的镍电积技术相比,氨络合物体系电积金属镍有着众多的优势和特点.该文在前期工艺研究的基础上着重对氨络合物体系电积金属镍的反应机理、镍在玻璃碳上的电化学成核机理、阳极黑镍的形成机理、阳极析氮过程及Ti基IrO<,2>涂层阳极对析氮的电催化活性进行了系统研究.在第三章中首先对氨络合物体系电积金属镍的工艺进行了总结,并通过极化曲线测量,对氨络合物体系中镍阴极电沉积电化学行为进行了研究,系统探讨了溶液中总镍离子浓度、氨水浓度、氯化铵浓度、阴离子及温度等工艺条件对镍阴极还原的影响,而后着重对电积镍的反应机理进行了研究.稳态极化曲线测定表明在NH<,3>·H<,2>O浓度为1.25~2.75 mol·L<'-1>的范围之内,直接在电极上放电的络合离子形式为Ni(NH<,3>)<'2+>.不锈钢电极上电积镍的电化学阻抗行为表明氨络合物体系镍电沉积过程是二次放电过程,中频感抗弧是由于中间吸附产物NiOH<,ads>的弛豫现象引起,低频容抗弧可能是由于吸附氢原子对镍结晶的阻滞作用引起,依据实验结果提出了氨络合物体系镍电沉积的反应机理和等效电路模型.同时采用稳态技术测定稳态极化曲线,对氨络合物体系阴极电积镍的动力学过程进行了研究.在第四章中,通过采用循环伏安法和恒电位阶跃法研究了氨络合物体系中镍在玻璃碳上电结晶的初期行为.在第五章中,通过循环伏安法、恒电流还原法及电化学阻抗谱技术对黑镍的形成过程及反应机理进行了初步研究,并通过X射线衍射技术对黑镍的物相进行了表征.在第六章中首先通过采用线性扫描技术对氯盐氨络合物体系Ti基RuO<,2>涂层阳极、Ti基IrO<,2>涂层阳极的析氮过程进行了研究,对三种含有不同氧化物涂层电极的析氮电催化性能进行了比较,并结合扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)探讨了不同析氮电催化活性的原因.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1镍电沉积电化学阻抗谱研究

1.1.1 Watts体系电沉积镍的电化学阻抗行为

1.1.2NiSO4、NiCl2体系电沉积镍的电化学阻抗行为

1.1.3氨基磺酸镍体系镍电沉积的电化学阻抗行为

1.1.4柠檬酸盐体系镍电沉积的电化学阻抗行为

1.1.5小结

1.2镍的电结晶过程动力学

1.2.1 Watts体系镍的电化学成核机理

1.2.2氯化镍体系镍的电化学成核机理

1.3碱性溶液中镍氧化物之间的物相及晶型转变

1.3.1镍氧化物在充放电情况下的物相及晶型转变

1.3.2镍氧化物在电化学氧化还原中的物相及晶型转变

1.4阳极析氮过程的研究

1.4.1尺寸形稳阳极(DSA)上析氮过程研究

1.4.2单金属上析氮过程研究

1.5研究意义及创新点

参考文献

第二章实验内容与方法

2.1实验药品及仪器

2.2电极制备及预处理

2.2.1钌钛阳极的制备

2.2.2预处理

2.3电化学测试装置

2.4电化学测试技术

2.4.1电化学阻抗谱技术

2.4.2线性扫描技术(电势单扫描法及循环伏安法)

2.5材料测试技术

2.5.1 X射线衍射技术(XRD)

2.5.2扫描电镜(SEM)

第三章氯盐氨络合物体系电积金属镍的研究

3.1氯盐氨络合物体系电积镍的工艺研究

3.1.1实验研究方法

3.1.2实验结果与讨论

3.2氨络合物体系中镍阴极电沉积的电化学行为

3.2.1实验研究方法

3.2.2结果与讨论

3.3氯盐氨络合物体系电积镍的直接放电离子

3.3.1实验研究方法

3.3.2实验结果与讨论

3.4氨络合物体系不锈钢电极上电积镍的电化学阻抗谱行为

3.4.1实验研究方法

3.4.2实验结果与讨论

3.5氨络合物体系电积镍的动力学研究

3.5.1实验研究方法

3.5.2实验结果与讨论

3.6氨络合物体系镍电极上电积镍的电化学阻抗谱行为

3.6.1实验研究方法

3.6.2实验结果与讨论

3.7本章小结

参考文献

第四章氯盐氨络合物体系镍的电化学成核机理

4.1.氯盐氨络合物体系镍在玻璃碳上的电化学成核机理

4.1.1实验研究方法

4.1.2实验结果与讨论

4.1.3本章小结

参考文献

第五章氯盐氨络合物体系阳极黑镍形成的机理研究

5.1阳极黑镍形成的氧化还原过程

5.1.1实验研究方法

5.1.2结果与讨论

5.2阳极黑镍形成的电化学阻抗谱行为

5.2.1实验研究方法

5.2.2结果与讨论

5.3各种工艺条件对黑镍生成量的影响

53.1实验研究方法

5.3.2结果与讨论

5.4本章小结

参考文献

第六章氯盐氨络合物体系阳极析氮过程研究

6.1氯盐氨络合物体系Ti基RuO2涂层阳极的析氮过程研究

6.1.1实验研究方法

6.1.2结果与讨论

6.2氯盐氨络合物体系Ti基IrO2涂层阳极析氮电催化活性

6.2.1.实验研究方法

6.2.2.实验结果与讨论

6.3本章小结

参考文献

第七章存在问题

7.1氨络合物体系Ni(OH)2物种在电化学氧化中的物相转变问题

7.2氨络合物体系阳极析氮的反应机理

结论

攻读硕士期间所发表的论文

致谢