氯碱工业镍-硫电极的研究.pdf

维普资讯 第 38卷筇 3j9】 郑 州 大 学 学 报 (理 学 版) V()l_：{8N()．：{ 2OO6年 9 J．ofZhengzhouUniv．(Nat．Sci．Ed．) Sop．2OO6 氯碱工业镍一硫电极的研究 张建民， 司敬沛， 王少锋 (郑州大学化学系 郑州 450001) 摘要：应川fU化学沉积的疗法制备 Ni—S和NiCo—S合金镀 ．通过测量 电极的稳态极化 曲线，研究电极的lU催化活 性和析氢反应 化能，考察热处理和电解液 中杂质离 r等 素对沉积层析氰活性的影响．实验结果 爪 ，NiS}U极 镀层 中的硫质量分数为 l159 1t4，电极的析氲活性最高，镀层呈非I念或弱品态结构，电极的析 反应活化能为 22．344kJ／mo1． 关键词 ：电镀 ；镍 硫电极 ；析氰反应 中图分类号 ：()646．54 文章编号 ：1671—6841(2006)03—0091一()4 0 引言 氯碱T业耗费巨额电能，一直以来 ，节能降耗是国内外电化学界关注的大事．其 中，最直接的办法就是降 低电解过程中的阴极过 电位．现在氯碱T业中采用的大面积铁 网阴极 ，其析氢过 电位很高 ，耗费的额外电能 相当大．为了降低能耗 ，最有效办法就是在铁阴极上镀一层其他物质 ，使其在电解时析氢过 电位明 降低，这 样就大大节约了电能 ，降低 了成本． 镍合金电极以制备方法简单 、成本低 ，同时具有 良好的电化学性能和较好 的耐蚀性而研究得 比较透 彻_lj．其中，Ni-一型合金电极的T艺开发和机理研究得较多_2 ．非晶态合金在微观结构上表现为短程有序 而长程无序 ，具有一些不同于晶态的独特性能 j．为改善电镀 阴极的析氢活性和考察外界 素对 电极的影 响，本研究通过在改进的瓦特浴体系 中加入硫脲、氯化钴，柠檬酸等成分，制得 Ni—s合金 电极和 Ni—Co—S 合金电极．运用 X射线衍射分析和电解稳态极化扫描等技术 ，系统地研究了沉积层中硫含量 、热处理 、电解 液中杂质离子等因素对电极电催化活性 的影响． 1 实验部分 1．1 仪器与试剂 YP一2B型精密稳流电源 ，DVM一1型数字电压表 ，CHI660B电化学T作站，恒温水浴一套．六水硫酸 镍 、六水氯化镍 、硼酸 、硫脲、柠檬酸、六水氯化钴等均为分析纯试剂． 1．2 电极的制备 _T作 电极以低碳钢条为基体 ，经磨光、除油、弱腐蚀等前处理后 ，在改进的瓦特浴体系 中进行 电镀 ，改进 后的电镀液主要成分为六水硫酸镍、六水氯化镍、硼酸 、硫脲 、柠檬酸等，pH为 4．镍板为阳极 ，阴极电流密度 控制在 20mA／cm ，镀液温度控制在 20℃左右 ，电镀时间为 120min． 1．3 电化学测量及镀层结构分析 稳态极化测量在三电极体系中进行 ，Hg／HgO电极为参比电极 ，电解液为 1mol／INa()H水溶液，水浴 温度控制在 30～90℃，_T作电极在J一100mA／cm。电流密度下极化 30min后开始电化学测量．镀层 的品 收稿 日期 ：2006—01—17 基金项 目：河南省科技攻关项 目，编号 0324210058． 作者简介 ：张建民(1965～)，男 ，教授 ，主要从事电化学研究；E—mail：zhjm@ZZt1．edu．cn 维普资讯 92 郑 州 大 学 学 报 (理 学 版 ) 第38卷 型结构采川 日本 Rigakur)／max一3B粉末 X射线衍射仪分析． 2 结果与讨论 2．1 镀层中不同硫含量电极的析氢极化曲线 罔1是 CHI660B电化学T作站扫描的不同硫含培 的Ni—s电极作为 阴极的稳态极化 曲线 ，扫描速度 为0．1mV／s．可以看m，在相同的扫描电位下 ，镀层L}I硫的质量分数为 11．59％时 ，极化电