柠檬酸钠对Ni-Sn-Mo合金电沉积机理及析氢行为的影响

作者：张丽楠; 温林洁; 周宗熠; 崔鹏飞; 李运刚; 杨海丽^*

来源：表面技术, 2020, 49(09): 182-190.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.09.020

• Ni-Sn-Mo合金
• 柠檬酸钠
• 电沉积
• 成核机理
• 析氢行为

目的在酸性柠檬酸钠体系中,研究了柠檬酸钠对Ni-Sn-Mo合金电沉积机理的影响,明确最大电极反应速率和析氢性能最好的合金镀层对应的柠檬酸钠浓度。方法采用循环伏安法、电化学阻抗谱、计时电流法和阴极极化曲线,对不同柠檬酸钠浓度下Ni-Sn-Mo合金电沉积行为及析氢性能进行研究,采用扫描电镜对Ni-Sn-Mo合金的表面形貌进行表征,并用能谱仪检测合金的成分。结果由循环伏安曲线得出Ni-Sn-Mo合金的电沉积是一个不可逆过程,当柠檬酸钠浓度为0.2 mol/L时,合金共沉积还原峰的电位最正(-0.96 V(vs. Ag/Ag+))。由电化学阻抗谱可知,当柠檬酸钠浓度为0.1 mol/L时,在低频端出现扩散特征;当柠檬酸钠浓度为0.2～0.4 mol/L时,反应不受扩散影响;当柠檬酸钠浓度为0.2 mol/L时,极化电阻(Rp)达到最小值(11718.1Ω·cm2),电极反应最容易发生。由计时电流曲线可知,随着柠檬酸钠浓度的增大,Ni-Sn-Mo合金晶核形成始终遵循连续成核规律。由SEM和EDS分析表明,随着柠檬酸钠浓度增大,Ni-Sn-Mo合金的晶粒尺寸先减小后增大;随着合金中Sn含量增加,合金的晶粒由胞状转变为不规则形状。由阴极极化曲线和电化学阻抗谱可知,当柠檬酸钠浓度为0.1mol/L时,析氢电位(-1.05V)最正,电荷转移电阻(4.906W·cm2)最小,析氢性能最好,从能量因素和几何因素上都改善了合金的析氢性能。结论当柠檬酸钠浓度为0.2 mol/L时,还原峰电位最正,电极反应最容易发生。在Ni-Mo合金镀层中添加Sn,增加了镀层的比表面积,并且提高了电子传输速率,有利于析氢性能的提高。

• 单位
  华北理工大学