[发明专利]具有定向孔的镍或镍合金多孔材料及其制备方法和在析氢电极中的应用

权利要求书

1.一种具有定向孔的镍或镍合金多孔材料，其特征在于：所述多孔材料的成分为纯镍或镍的二元合金、三元合金或多元合金。

2.根据权利要求1所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料，其特征在于：所述多孔材料的孔径为5～100μm。

3.根据权利要求1所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料，其特征在于：所述多孔材料的孔隙率为30～90％。

4.权利要求1所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：

(1)将镍或含镍及含合金元素粉末与水按体积比3：97～40：60混合均匀，然后添加粘结剂和增稠剂，混匀后得到水基含镍浆料；其中：所述含镍金属粉末的粒度为0.1μm～5.0μm。

(2)将水基含镍浆料注入模具内，然后置于设计的双向温度梯度场中低温凝固，待浆料完全冷冻后放入冷冻干燥箱里真空干燥24～72h；其中：所述温度场下端温度不高于上端温度，所述下端温度范围为-5～-100℃；

(3)将冷冻干燥后的坯体从模具中取出，在氢气气氛中，以2～10℃/min的速率升温至300～500℃，保温1～3小时，脱除添加的粘结剂；进一步以5～10℃/min的速率升至600～1300℃保温2～4h，待炉温冷到室温后取出样品。

5.根据权利要求4所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含镍粉末为NiO、Ni(NO₃)₂、乙酸镍以及可氢还原或加热分解的含镍原料；所述合金元素为Sn、Al、Fe、Co、Cu、Zn、V、Mo、Ti、W中的一种、两种或多种，其中：其中合金元素含量质量百分比小于50％。

6.根据权利要求4所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述含镍金属粉末与水的体积比优选为5:95～30:70。

7.根据权利要求4所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述粘结剂为明胶、聚乙烯醇、壳聚糖或聚丙烯酸中的任一种；所述增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、阿拉伯树胶或黄原胶中的任一种，所述粘结剂添加量为水用量的1～5wt％，所述增稠剂添加量为水用量的0.01～0.2wt％。

8.根据权利要求4所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述温度场上端的温度范围为-100～5℃。

9.权利要求1～3任一项所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料或权利要求4～8任一项所述方法制备的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料的应用，其特征在于：所述多孔材料作为电极材料应用于电池或电子元件领域；或作为过滤材料应用于分离过滤领域；或作为载体负载催化剂后应用于工业催化领域；或作为消音减震材料应用于消音减震领域；特别是作为电催化析氢电极在碱性介质中电解水分解制氢气中的应用。

10.一种电催化析氢电极，其特征在于：所述电极包括权利要求1～3任一项所述的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料或权利要求4～8任一项所述方法制备的具有定向孔的镍或镍合金多孔材料。