[发明专利]一种用于熔盐电解的Ni‑导电金刚石复合电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电学领域，涉及一种复合电极，具体来说是一种用于熔盐电解的Ni-导电金刚石复合电极的制备方法。

背景技术

金刚石具有优异的电化学性能，且稳定性好，所以金刚石可以在电化学分析中替代常规的碳电极等常规电极。金刚石本身具有高电阻，是一种绝缘体。但是，经过特殊处理的金刚石，如掺硼等，可以使金刚石的电阻位于高导电金属与半导体电阻之间，导电金刚石为化学性质非常稳定的物质，对氧化的耐久性优良，可以作为一些极端条件下的电极，如它可以用于以高电流密度电解含有强氧化性物质的电解液和高温熔盐电解条件下这样的苛刻的用途。

近年来，导电性金刚石作为水处理用及电分解用电极备受瞩目。导电金刚石电极与常规电极相比，它具有较宽的电位窗口，可用作电极时产生低背景电流。导电金刚石电极能够检测出发生在高电位时的电化学氧化作用因为它具有较宽的电位范围。

目前制备导电金刚石电极主要是通过诸如HFCVD 和MWCVD 的工艺形成在基板上。对于任何一种情况，用于导电金刚石膜的基板需要在涂敷环境的氢气氛下经受约1000 摄氏度的高温，以保持对导电金刚石膜的粘附性。上述方法制备的导电金刚石电极是金刚石膜，很难保证得到无孔质的金刚石层。此外，由于万一在金刚石层产生裂缝时金属基板溶出到电解液，则会导致发生电极的劣化。通常为了解决电极破裂问题，与碳电极相似，需要用镍涂覆与馈电汇流条的结合处。

发明内容

本发明提供了一种用于熔盐电解的Ni-导电金刚石复合电极的制备方法，所述的这种用于熔盐电解的Ni-导电金刚石复合电极的制备方法解决了现有技术中的方法制备的导电金刚石电极很难保证得到无孔质的金刚石层，容易导致发生电极劣化的技术问题。

本发明提供了一种用于熔盐电解的Ni-导电金刚石复合电极的制备方法，包括以下步骤：

1）一个导电金刚石前处理的步骤，将导电金刚石放入饱和NaOH溶液中煮沸1-3h后，用蒸馏水冲洗导电金刚石至残留液中性；将上述处理过的导电金刚石放入HNO₃溶液中煮沸20-180min后，用蒸馏水冲洗导电金刚石；将上述清洗后的导电金刚石浸入镀液中过夜；然后将上述浸入镀液的导电金刚石装入阳极袋中并放入电镀镀液中；

2）一个导电基体前处理的步骤，取有机溶剂淹没导电基体并放入超声波清洗仪中超声20min-180min；将上述导电基体取出放入盛有化学除油液的容器中，将容器放入恒温水浴锅中1-5h；取出上述导电基体，先用35~55℃热水反复冲洗，再用常温蒸馏水反复冲洗；将上述清洗后的导电基体用夹具固定好后浸入到50-200g/L的HCl溶液中30-90s中活化；以上述活化后的导电基体为阳极，铅板或钛板为阴极，电解液是质量分数为1%-10%的H₂SO₄水溶液，电流密度为1A/dm²-10A/dm²进行电化学活化，活化时间为10s-60s，活化次数为1-4次；以上述阳极极化后的导电基体为阴极，镍板为阳极，电镀液为含NiSO4 •6H₂O和HCl的混合溶液，电流密度为1-10A/dm²，时间为2-8min，预镀镍层的厚度控制在2~5微米；

3）一个上砂的步骤，将步骤（2）所得的预镀镍后的导电基体旋转插入步骤（1）中装在阳极袋中的导电金刚石中并作为阴极，镍板作为阳极，电镀液为镀镍溶液，进行电镀作业，上砂电流密度为0.25-1A/dm²，上砂镀层厚度为导电金刚石粒径的5%-20%；

4）一个镀镍加固的步骤，将上述上砂后的导电基体进行电化学镀镍加固或是化学镀镍加固，加固镍层厚度为导电金刚石粒径的15%-30%；

5）一个浸入熔盐钝化的步骤，将上述加固后的导电金刚石电极在氮气保护下浸入熔盐中5-24h，得到用于熔盐电解的Ni-导电金刚石复合电极。

进一步的，所述的导电金刚石还可以是掺硼的金刚石或者碳化硼。

进一步的，所述的NaOH溶液的质量分数为20%-34%。

进一步的，所述的HNO₃溶液是按照蒸馏水体积：浓HNO₃体积=1：0.5-1配置的，所述的浓硝酸的质量百分比浓度为50~90%。

进一步的，所述的阳极袋应具有耐酸耐碱透水性好的性能。

进一步的，所述的导电基体为镍、铜、铁、不锈钢等高熔点金属或者是涂覆镍、铜、铁、不锈钢等高熔点金属或高熔点导电材料。