[发明专利]一种特殊结构钴基合金膜层的制备方法及产品

说明书

本发明公开了一种特殊结构钴基合金膜层的制备方法及产品，属于金属材料技术领域。钴基合金膜层的制备方法，包括以下步骤：将金属基底材料浸入酸性复合镀液中进行复合电沉积，然后再浸入碱性溶液中浸泡腐蚀，得到所述钴基合金膜层；所述酸性复合镀液的制备包括：将钴盐、钨盐和Al₂O₃颗粒加入溶剂中混合后调节pH值至酸性得到所述酸性复合镀液。该钴基合金膜层耐磨性能提高，析氢过电位减小，析氢性能提高，具有优良的催化性能。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别是涉及一种特殊结构钴基合金膜层的制备方法及产品。

背景技术

在众多清洁能源中，氢能作为一种经济、高效、可持续的绿色能源，是最为理想的能源载体之一，其受到了越来越广泛的关注。在多种制氢技术中，水电解离制氢被认为是通往“氢经济”的最有效途径之一。然而在实际应用中，水电解离制氢往往需要克服较高的析氢过电位，从而造成较高的能源损耗，为有效解决水电解离析氢过电位过高的技术瓶颈，高效催化材料的应用是突破此瓶颈的技术关键。目前贵金属铂及其合金是最为有效的析氢催化剂，但价格高昂、资源稀少以及电化学稳定性较差等不足限制了其规模化应用，粉末状催化剂受限于粘合剂和电化学稳定性。因此，亟需开发一种机械强度高、催化活性良好的非贵金属电极材料。

在众多非贵金属电催化材料中，过渡金属磷化物由于其独特的电子结构以及类金属特性，是催化反应活性高、稳定性好和成本效能佳的析氢电催化材料之一，其具有代替Pt基电催化材料的潜质。当前，水电解离析氢所用磷化物催化材料大多采用溶液水热合成工序和高温固相还原工序制备，其形态多为粉体，需在溶剂中充分分散，之后再利用Nafion溶液和聚偏氟乙烯有机溶液等粘结剂将其固定在导电载体上，这样催化电极的催化剂负载量有限，且粘结剂会降低电极材料的电传导性能，同时还存在粘结剂会包覆和遮蔽催化剂的部分活性点位，降低其催化性能；此外，长时间电解过程中，活性催化材料易从电极表面脱落，致使水电解离析氢催化电极稳定性差。而如何制备得到一种催化活性及耐磨性良好的非贵金属电极材料，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种特殊结构钴基合金膜层的制备方法及产品，以解决现有技术中存在的问题，本发明在基底材料表面制备由钴、钨和Al₂O₃颗粒复合电沉积，再由NaOH溶液腐蚀去除Al₂O₃颗粒而成的具有特殊结构(将图1～2和图8进行对比，可以看出来特殊结构和原有结构，氧化铝颗粒去除后表面留下多孔)的钴基合金膜层，该膜层兼具耐磨性能及较高的析氢性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案

本发明的技术方案之一：

将金属基底材料浸入酸性复合镀液中进行复合电沉积，然后再浸入碱性溶液中浸泡腐蚀，得到所述钴基合金膜层；

所述酸性复合镀液的制备包括：将钴盐、钨盐和Al₂O₃颗粒加入溶剂中混合后调节pH值至酸性得到所述酸性复合镀液。

Co-W合金膜层结构致密、硬度高、耐热性好、耐磨耐蚀性能优良。

将氧化铝颗粒通过腐蚀的方法去除，可以在表面形成多孔结构，有效增大表面积，提高其电催化性能。

进一步地，所述酸性复合镀液中钴盐的浓度为0.05～0.1mol/L，钨盐的浓度为0.05～0.1mol/L，Al₂O₃颗粒的浓度为10～30g/L；所述酸性复合镀液的pH值为4.5～6.0。

复合高浓度氧化铝颗粒的镀层厚度低于低浓度镀层。络合剂可以起到亮化、平整化和缓冲作用。

进一步地，所述钴盐为硫酸钴；所述钨盐为钨酸钠。

进一步地，所述酸性复合镀液中还含有络合剂。