泡沫基材-Ni-石墨烯复合镀层制备及电催化析氢性能研究

目的 采用电沉积技术在泡沫基材上沉积制备Ni-石墨烯复合镀层,期望借助泡沫基材的三维多孔结构和石墨烯的超高比表面积来改变复合材料的表面状态,进而获得高镀层的电催化析氢性能。方法 采用电沉积技术将石墨烯作为第二相粒子沉积,制备了泡沫基材-Ni-石墨烯复合电极,通过SEM和EDS研究了其微观形貌及成分,并利用电化学工作站完成了镀层电极的极化曲线、交流阻抗和电解水稳定性测试,使用控制变量法探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对镀层电催化析氢活性的影响。结果 SEM和EDS表征发现,镀层表面形貌受镀液中石墨烯浓度影响较大,石墨烯作为第二相嵌入镀层后,明显改变了复合镀层的表面形貌,其存在形态为颗粒状,在150 mg·L^(–1)时颗粒堆积最多。进一步利用电化学分析技术探究了镀层厚度、镀液石墨烯浓度和基材形貌对电极电催化析氢性能的影响,发现在一定范围内,不同厚度镀层的电催化析氢活性基本相同;石墨烯质量浓度为150mg·L^(–1)时制得的电极的电催化析氢性能最优,析氢过电位为211.2m V(vs.RHE),且电解水稳定性良好;泡沫基材镀层的电催化析氢活性明显优于平板基材镀层。结论 石墨烯的引入和泡沫基材三维多孔结构均增大了复合镀层的比表面积,是电极表现良好的电催化析氢活性的关键。

基于全反射原理的透明液体浓度测量方法研究

现如今有多种方法测量透明液体浓度,比重法、折射法(最小偏向角法)、超声光栅法等,以上的方法均需建立浓度与密度、折射率、声速及光损量之间的关系测量,从而得出测量浓度的一种表征。该文提出利用全反射原理中,即光从光密介质射向光疏介质时,当入射角超过某一角度θc(临界角)时,折射光完全消失,只剩下反射光线的现象叫做全反射,以NaCl溶液为例,通过测量不同浓度的溶液所引起的全反射现象,进而引起入射光源的高度变化,通过实验探究得出“浓度-高度”呈线性的负相关,并利用此关系实现对透明液体浓度的测量。研究实验表明,拟合出相关系数R^(2)=0.9957,拟合效果好,测量精度达99%。

不同搅拌方式对Ni-Fe-Co镀层组织结构和电催化析氢性能的影响

目的得到具有更高电催化析氢活性的Ni-Fe-Co镀层电极。方法采用不同的搅拌方式电沉积制备了Ni-Fe-Co镀层,通过SEM、EDS和XRD等分析手段研究了其微观形貌、成分及物相组成,并利用电化学测试分析技术探究了不同搅拌方式对其电催化析氢活性的影响。结果三种镀层电极均为简单固溶体BCC结构,其中磁力搅拌条件下制得的镀层电极的表面组织更致密均匀,具有更大的真实表面积,分别为不搅拌和超声搅拌下的6倍和2倍。在电位为-1.6 V时,磁力搅拌条件下制得的镀层电极析氢电流密度达到173m A/cm^2,明显高于另外两种镀层电极,其交流电流密度为45.9μA/cm^2,分别是不搅拌和超声搅拌条件下的2倍和3倍。结论磁力搅拌有效地增大了镀层的比表面积,进而提高了镀层的电催化析氢活性。

工艺参数对Ni-Fe-Co合金镀层在碱性溶液中电催化析氢性能的影响

目前,关于Ni-Fe-Co合金电极电催化析氢性能的报道较少。以不同工艺参数在Q235钢表面电沉积Ni-Fe-Co镀层,通过SEM、EDS和XRD等分析手段研究了镀层的微观形貌、成分及物相组成,并利用极化曲线探究了工艺条件对镀层电催化析氢活性的影响。结果表明:在电流密度45 m A/cm^2,温度60℃,pH值3.8的条件下得到的镀层具有最好的电催化析氢性能;最优镀层表面组织致密,由简单立方结构的Fe Ni3相构成,Co以固溶体的形式存在于合金镀层中,镀层在碱性工作条件下具有良好的稳定性。