50g/L，硫酸钠浓度50g/L，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采用硫酸锌。
[0023]阴极采用铝板，阳极采用钛基金属氧化物层钛阳极。
[0024]在阴阳极间通直流电，阴极电流密度为500A/m2，通电电镀4小时。得到不同形貌的薄膜材料。见图1-3。
[0025]图1为钌含量为O的电镀液电沉积得到的锌薄膜材料的表面SM (扫面电镜)形貌，可以看出，采用传统的没有钌离子的电镀液，得到的锌表现平整，没有出现三维多孔结构。
[0026]图2为电镀液中钌离子含量为0.0 lmg/L时，电沉积得到的锌薄膜的表面形貌，可以看出新薄膜表面有许多孔洞，而且孔洞下层还有小孔洞，即有大孔洞和小孔洞组成的三维多孔结构。孔的分布相对稀疏，孔径大小较为平均，平均直径约90μπι。
[0027]图3为电镀液中钌离子含量为lmg/L时，电沉积得到的锌薄膜的表面形貌。可以看出，相比图2，图3中锌薄膜的孔隙密度升高，孔径也有明显变化，小孔径孔洞增多，大大小小的孔洞分布在薄膜上。小孔径孔洞增多使得平均孔径减小，平均孔径约为45 μ mo
[0028]实施例2:三维多孔结构锌薄膜材料的制备电解液成分:配制锌离子浓度为80g/L，钌离子浓度分别为2 mg/L，硫酸钠60g/L，硫酸钾浓度60g/L的溶液，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采用氯化锌。
[0029]阴极采用钛板，阳极采用铅阳极。
[0030]在阴阳极间通直流电，阴极电流密度为300A/m2，通电电镀7小时，得到多孔形貌的薄膜材料。见图4。从图中可以看出采用本实施例的电镀液以及电镀方法制备的的三维多孔结构锌薄膜材料呈现多孔形貌。相比图3，图4中表面大孔径的孔洞直径更大，达到200 μ m，但大孔洞的底层还存在许许多多的小孔洞，孔径分布更宽。
[0031]实施例3:三维多孔结构锌薄膜材料的制备
电解液成分:配制锌离子浓度为70g/L，钌离子浓度分别为0.5 mg/L，氯化钾30g/L，硫酸浓度70g/L的溶液，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采用氯化锌。
[0032]阴极采用钛合金板，阳极采用金属铂电极。
[0033]在阴阳极间通直流电，阴极电流密度为600A/g，通电电镀3.5小时，得到多孔形貌的薄膜材料。见图5。从图中可以看出采用本实施例的电镀液以及电镀方法制备的的三维多孔结构锌薄膜材料呈现多孔形貌。形成的孔洞较大，大孔径孔洞尺寸相对均匀，在1650 μ mo表面以及大空洞内还分散有许多小孔径的孔洞。
[0034]实施例4:三维多孔结构锌薄膜材料的制备
电解液成分:配制锌离子浓度为100g/L，钌离子浓度为1.5 mg/L,氯化钠20g/L，硫酸钾浓度30g/L，硫酸40 g/L的溶液，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采用氯化锌。
[0035]阴极采用铝板，阳极采用金属铂电极。
[0036]在阴阳极间通直流电流，阴极电流峰值密度为600A/g，通电电镀3.5小时，得到多孔形貌的薄膜材料。见图6，该图形貌与图3类似，主要以表层小孔径孔洞为主，大空洞内分散有小孔径孔洞。从图中可以看出采用本实施例的电镀液以及电镀方法制备的的三维多孔结构锌薄膜材料呈现多孔形貌。
[0037]实施例5:三维多孔结构锌薄膜材料的制备
电解液成分:配制锌离子浓度为100g/L，钌离子浓度分别为0.05 mg/L，硫酸钠50g/L，硫酸40g/L的溶液，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采硫酸锌。
[0038]阴极采用钛合金板，阳极采用金属铂电极。
[0039]在阴阳极间通直流电流，阴极电流密度为400A/g，通电电镀5小时，得到多孔形貌的薄膜材料。见图7。从图中可以看出采用本实施例的电镀液以及电镀方法制备的三维多孔结构锌薄膜材料呈现多孔形貌。其形貌与图2类似，这是因为这两个实施例所采用的钌呙子的含量相近。
[0040]从以上实施例可以看出，采用本发明的电镀液以及电镀方法制备的的三维多孔结构锌薄膜材料都呈现多孔形貌。
[0041]实施例6:过量钌离子浓度下薄膜材料制备
电解液成分:配制锌离子浓度为70g/L，钌离子浓度分别为3mg/L，氯化钾30g/L，硫酸浓度70g/L的溶液，即电镀液。钌离子源采用三氯化钌、锌离子源采用氯化锌。
[0042]阴极采用钛合金板，阳极采用金属铂电极。
[0043]在阴阳极间通直流电，阴极电流密度为600A/g，通电电镀3.5小时，得到薄膜材料。如图8所述，由于钌离子过量，造成钌在阴极大面积的析出，从而引起阴极表面剧烈析出氢气，从而看到表面有许多轻体析出坑，但很少孔洞的出现，因为氢气的析出是成遍进行，而不是单个点进行，因此不能有效形成孔洞。
[0044]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种用于制备三维多孔结构锌薄膜材料的电镀液，其特征在于，所述电解液由钌离子源、电解质和锌离子源组成；所述电解液中钌离子浓度为0.01mg-2mg/Lo
2.权利要求1所述用于制备三维多孔结构锌薄膜材料的电镀液，其特征在于，所述电解液中锌离子浓度为60-100 g/L?
3.权利要求1所述用于制备三维多孔结构锌薄膜材料的电镀液，其特征在于，所述电解质为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾或硫酸中的一种或一种以上。
4.权利要求1所述用于制备三维多孔结构锌薄膜材料的电镀液，其特征在于，，所述电解质浓度为50-120 g/L?
5.权利要求1所述用于制备三维多孔结构锌薄膜材料的电镀液，其特征在于，所述钌离子源选用三氯化钌； 任选的，锌离子源选自硫酸锌、氯化锌中的一种或一种以上。
6.一种制备三维多孔结构锌薄膜材料的方法，其特征在于，将用于沉积锌的阴极插入权利要求1-5任一权利要求所述的电镀液中，与同样插入电镀液的阳极相对，并且在阴极和阳极之间施加足以在阴极上沉积锌层的电流密度，进行电镀，即得到三维多孔结构锌薄膜材料。
7.权利要求6所述制备三维多孔结构锌薄膜材料的方法，其特征在于，所述阴极为钛板、钛合金板或铝板。
8.权利要求6所述制备三维多孔结构锌薄膜材料的方法，其特征在于，所述的阳极为金属氧化物涂层钛阳极，铅阳极，铅合金阳极或金属铂电极；任选的，所述电流密度为300 ?600A/m2o
9.权利要求5-8任一所述制备三维多孔结构锌薄膜材料的方法制备得到的三维多孔结构锌薄膜材料。
10.权利要求9所述三维多孔结构锌薄膜材料作为电极材料用于碱性锌电池和锌空气电池中的用途。
【专利摘要】本发明公开了一种电镀液、三维多孔结构锌薄膜材料及其制备方法。所述电解液由0.01mg-2mg/L钌离子源、50-120g/L电解质和60-100g/L锌离子源组成；可用于制备三维多孔结构锌薄膜材料，所得的三维多孔结构锌薄膜材料可作为电极材料用于碱性锌电池和锌空气电池。本发明可通过钌离子的浓度控制三维多孔材料的孔径大小，空隙密度等参数，简单，有效，非常适合工业化和规模化生产应用，因此有广阔的应用价值。此外，电镀液成分简单，原料易得，可规模化、工业化生产。
【IPC分类】C25D3-22, C25D5-00
【公开号】CN104878417
【申请号】CN201510362312
【发明人】朱君秋, 吴允苗, 左娟
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月26日