一种具有分级结构的氢氧化镍/镍/石墨烯复合析氢电极的制备方法与流程

本发明属于电解制氢技术领域，特别涉及一种析氢电极的制备方法。

技术背景

现如今，能源的发展及环境问题已经受到全世界、全人类的共同关注，特别是在煤炭、石油以及其他众多不可再生资源匮乏的今天。化石能源制品的消耗，带来了严重的环境污染和温室效应，人们近期关注的pm2.5也主要来自日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程，这也是化石能源带来的一些环境问题。面对能源需求量日益增加和能源储量日益枯竭的矛盾，寻找可替代的清洁能源迫在眉睫。

氢能被称为21世纪最洁净的能源，具有清洁、高效、可再生等特点，被视作替代化石能源最理想的新型能源。电解水制备氢气操作相对简单，技术相对成熟，产品纯度高，电解过程中无污染，无碳排放。而电解水工业存在能耗较高的问题，造成电能消耗大的主要原因是电解电极的析氢过电位过高，因此研究能够有效降低阴极析氢过电位的新型材料成为了各国科研工作者竞相研究的热门课题。

传统的低析氢过电位的电极材料主要有pt、pd等贵金属，这些贵金属在地球上储量稀少，价格昂贵，无法实现大规模的推广。镍基电极因其具有制备简单、成本低廉、催化析氢性能优异以及良好的稳定性等优点而被广泛的用作碱性介质电解水析氢阴极材料来降低析氢过电位，减少能耗，例如ni-s、ni-mo、ni-p、ni-co等镍基合金电极和ni/moox、ni/ceo2等镍基复合电极。但是，镍基电极和pt等贵金属的析氢性能还是有很大距离，所以制备得到一种高效析氢的镍基催化剂迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明的目的在于研究出一种能够大幅度增加复合电极的比表面积、增强镀层与基底的结合能力、在碱性环境下性能稳定、具有高效催化析氢性能的ni(oh)2/ni/rgo(其中rgo表示还原性氧化石墨烯)复合析氢电极的制备方法。

本发明的析氢电极具有三级结构即一级结构为泡沫镍基底，二级结构为石墨烯片材负载纳米镍颗粒，三级结构为ni(oh)2纳米薄片的ni(oh)2/ni/rgo复合镀层。

本发明的制备方法如下：

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

水热法制备ni(oh)2纳米薄片，氢氧根源为尿素、氯化铵、氟化铵中的一种。用电子天平称取0.1-3.0g尿素/氯化铵/氟化铵溶于50ml去离子水中(尿素/氯化铵/氟化铵浓度为2-60mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在一定合成条件下，即水热反应的温度为100-180℃，水热反应时间为1-12h。然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)采用过渡金属氢氧化物和过渡金属各自电解水和催化析氢的特点，制备出一种“过渡金属氢氧化物-过渡金属”类型的新型催化剂，能有效降低析氢的过电位；

(2)采用水热法在镍颗粒的基础上原位生长ni(oh)2纳米片，不需要添加镍源，因此ni(oh)2纳米片具有良好的稳定性；

(3)采用石墨烯作为载体来制备镍基石墨烯复合析氢电极，利用石墨烯表面积大的特点，能有效防止金属团聚现象，制备得到的镍基复合电极具有较高的催化析氢活性；

(4)采用具有优良的导电性和耐腐蚀性的三维多孔的泡沫镍作为基底，不但可以增强镀层与基底的结合能力，在碱性环境下性能稳定；而且大大增加了复合电极的比表面积，保证电解液和气体能够畅通无阻的穿过；

(5)采用超重力电沉积能够有效促进电沉积过程中因析氢副反应产生的气泡脱离阴极表面，抑制气体对镀层的影响；超重力场对传质过程的强化作用显著提高了阴极的碳含量从而使复合电极的微观组织发生显著变化，析氢性能得到明显的提高。

附图说明

图1是本发明实施例1、实施例2制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极和ni/rgo复合电极的lsv极化曲线图；

图2是本发明实施例1制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的xrd图；

图3是本发明所使用的泡沫镍基底的sem图；

图4是本发明超重力电沉积法制备的ni/rgo复合电极的sem图；

图5是本发明实施例1制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的sem图；

图6是本发明实施例2制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的sem图；

图7是本发明实施例3、实施例4、实施例5和实施例6制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的lsv极化曲线图；

图8是本发明实施例7和实施例8制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的lsv极化曲线图。

具体实施方式

实施例1

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取0.1g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为2.0mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在140℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图1所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为189mv；作为对照，图1也给出了ni/rgo复合电极的lsv极化曲线，由曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni/rgo复合电极的析氢过电位是196mv，稍大于具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极，说明运用本发明制备的材料改善了电极的催化析氢性能。探究其原因应该是新生长的ni(oh)2纳米片和金属ni之间的协同作用。图2是实施例1样品的xrd图谱，金属ni的峰较为强烈，相比较而言，ni(oh)2的特征衍射峰很薄弱，在图2中的插图中可以看出ni(oh)2的特征衍射峰。图3是本发明所使用的泡沫镍基底的sem图，泡沫镍作为一级结构，为复合电极提供了三维多孔的骨架结构；图4是本发明超重力电沉积法制备的ni/rgo复合电极的sem图，从图中可以观察到，石墨烯呈现波浪叠层状，金属ni颗粒均匀地分布于石墨烯表面，此结构为复合电极的二级结构；图5是本发明实施例1制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极的sem图，从图中可以看出在ni/rgo复合电极表面垂直生长出一层毛茸茸的ni(oh)2纳米薄片，这是ni/rgo复合电极中的金属ni颗粒作为镍源，和尿素反应的结果，新生成的ni(oh)2薄片作为复合电极的三级结构。

实施例2

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取1.5g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为30mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在140℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图1所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为175mv；和ni/rgo复合电极以及实施例1相比，析氢过电位大大减小。图6是实施例2样品的sem形貌图，可以看出ni颗粒表面稀松地分布着ni(oh)2纳米片，与图5相比较，ni(oh)2纳米片的减少大大地暴露了金属ni颗粒，这样能够更加充分地利用过渡金属氢氧化物和过渡金属各自的催化析氢特点，更好的促进复合电极的析氢反应。探究其原因应该是实施例2中尿素的浓度增加，而尿素在高温下会分解为氨气和氰酸，过量的氰酸会和ni(oh)2纳米片反应，所以实施例2中ni(oh)2纳米片的量大大减少。

实施例3

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取0.5g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为10mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在100℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图7所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为183mv。

实施例4

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取0.5g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为10mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在160℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图7所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为163mv。

实施例5

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取3.0g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为60mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在160℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图7所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为200mv。析氢过电位增大，说明过大的尿素浓度不但对复合电极没有积极作用，反而减小复合电极的电催化活性。

实施例6

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取0.5g尿素溶于50ml去离子水中(尿素浓度为10mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在180℃的合成温度下，水热反应5h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图7所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为171mv。

实施例7

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取1.5g氯化铵溶于50ml去离子水中(氯化铵浓度为30mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在140℃的合成温度下，水热反应2h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图8所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为195mv。

实施例8

(1)泡沫镍基底的预处理

电沉积之前，将泡沫镍基底浸入盛有去离子水的烧杯中，超声处理5min；再将泡沫镍放入3mhcl溶液中酸化处理30s，然后用去离子水清洗至中性，吹干备用。

(2)超重力电沉积制备ni/rgo复合电极

以蒸馏水作为溶剂，每立升镀液含氨基磺酸镍350g、氯化镍10g、氯化铵30g和氧化石墨烯1.0g，所述镀液ph值为3.8，将复合镀液在150w的超声功率下处理2h，得到均一的、墨绿色的混合溶液。超重力电沉积过程在圆筒形反应器中进行，将步骤(1)处理好的基底固定在圆筒形反应器内壁上作为电沉积阴极，位于圆筒形反应器中心轴的纯镍管作为电沉积阳极，镀液用耐蚀泵在圆筒形反应器和外部的储液槽之间进行循环，超重力场强度g为350g(g为重力加速度)，其与圆筒形反应器的内半径r及其转速n有如下关系式g＝n²π²r/900，其中n＝2500rpm，r＝10cm，超重力场方向垂直于阴极表面，电沉积温度为45℃，电沉积电流密度为3a·dm^-2，电沉积时间为60min。制备得到的ni/rgo复合镀层用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h。

(3)水热法制备ni(oh)2/ni/rgo复合电极

用电子天平称取1.5g氟化铵溶于50ml去离子水中(氟化铵浓度为30mg·ml^-1)，在室温下磁力搅拌10min，形成均匀溶液，然后转移到100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)制备的ni/rgo复合镀层竖直放置于溶液中，密封于6mpa的不锈钢高压反应釜中；在140℃的合成温度下，水热反应12h，然后冷却取出样品；最后将样品用去离子水洗涤，在80℃下干燥1h，得到具有分级结构的ni(oh)2/ni/rgo复合电极。

ni(oh)2/ni/rgo复合电极催化析氢性能测试：

采用电化学工作站，在三电极体系中对制备的ni(oh)2/ni/rgo复合电极进行电化学性能测试。工作电极为ni(oh)2/ni/rgo复合电极(1cm²)，辅助电极为铂片，参比电极为hg/hgo/(1mnaoh)电极。以1mnaoh溶液作为电解液，测试lsv极化曲线。结果如图8所示，由lsv极化曲线得到：当电流密度为100ma·cm^-2时，ni(oh)2/ni/rgo复合电极析氢反应的过电位为224mv。析氢过电位增大，说明过长的反应时间不但对复合电极没有积极作用，反而减小复合电极的电催化活性。