一种钝化的镍氧化物纳米材料

本发明属于纳米新材料领域。具体为发明了一种可以抵御强氧化和还原特性的钝化镍氧化物纳米材料。

背景技术：

1、过渡金属铁、钴和镍氧化物具有非常好的氧化还原特性，在超级电容，金属-氧电池，电催化水分解等领域有非常广泛的应用。这是过渡金属氧化物的优点。但是，在防腐和环境保护方面，我们更需要更为惰性和低廉的过渡金属氧化物材料。但是，我们知道，镍氧化物在电化学氧化还原过程中，其金属价态伴随着其物相的转变。比如，ɑ-ni(oh)2在氧化的过程中，会转变成为β-ni(oh)2，进一步还可以被氧化为β-niooh以及γ-niooh。而在还原的过程中可以可逆的转变回原来的晶体结构。因此，金属中心的氧化还原是可逆的。

2、但是，在防腐和环境保护领域，需要相对钝化的材料，对于强氧化性和强还原性不敏感，显示出惰性。通过过渡金属氧化物，如镍氧化物，往往无法获得这样的惰性材料，也从来没有报道过这样的合成方法。即使是高温超过1000℃的条件下，也无法获得这样的钝化氧化物。因此，惰性的镍氧化物的合成具有极大的挑战。

技术实现思路

1、本发明旨在解决镍氧化物难以钝化问题，通过在碱性条件下，以电化学极化为手段，钝化镍氧化物材料。该方法无需高温处理，直接对材料的可逆晶体结构进行不可逆电化学钝化。使得镍氧化物既难以氧化，也难以被还原。该方法将用到大电流极化，大电流极化将会分解水，获得附加值氢气。

2、为了制备合成钝化镍氧化物，本发明采用以下技术方案：一种钝化的镍氧化物纳米材料，以一个实例阐明该方法的有效性和合理性。

3、实施实例：ni(oh)2纳米材料的合成，其中以ni(no3)2为镍源，dmso和水为电解质，nano3为电解质，反应温度为75℃，具体方法包括以下步骤：

4、(1)将75％体积比的dmso与25％体积比的水混合，得到溶液a；

5、(2)在溶液a中加入2mm nino3和100mm nano3,并通入n2排空，得到溶液b；

6、(3)加热溶液b到75℃，施加20μa/cm2的电流密度，沉积ni(oh)2纳米材料；

7、其中，电沉积过程为三电极体系，其中阳极为导电fto，对电极为pt电极。步骤(1-3)中所述的电极材料，通过控制电化学电量调节ni(oh)2薄膜的厚度。其中电量范围为5-500mc/cm2,优选电量为100mc/cm2。

8、钝化镍氧化物的合成：将制备好的ni(oh)2纳米材料在1.0m koh溶液中进行恒电流处理。处理的电流密度为100-1000ma/cm2,电流密度越高，钝化时间越短。其中，电解液中避免引入fe杂质，杂质会延长钝化时间。

技术特征：

1.一种钝化的镍氧化物纳米材料。其特点是，方法简单易行，大电流钝化过程中可以分解水产生副产物氢气燃料。以3个不同实施例阐明本方法的有效性，分类如下：

2.按照权利要求1所述实施例1：以ni(oh)2为前提材料，通过在碱性条件下大电流>100ma/cm2制备氧化还原不敏感的钝化镍氧化物。电流密度越高，钝化效果越好。严格避免杂志元素的引入，特别是fe等，会极大的延长钝化时间。

3.按照权利要求1所述实施例2：通过电化学方法结合原位紫外可见界定氧化还原不可逆特性。ni2+将接近可逆氢区。钝化后的薄膜将大大降低导电特性。

4.按照权利要求1所述实施例3：施加电流密度特征在于，电流密度越高，钝化时间越短，钝化效果越好，导电性越小。钝化后的镍氧化物晶体结构不属于常规晶型结构，富含氧物种，且结构稳定。

技术总结本发明提出一种钝化的镍氧化物纳米材料。这种镍氧化物与传统的活性镍氧化物相比，氧化还原特性极低，是一种非常惰性的氧化物纳米材料，可以抵御强氧化性和强还原性环境。本发明的特点在于：(1)，通过电化学在恒电流密度条件下实现一步钝化镍氧化物的新方法。(2)，该钝化的氧化镍纳米材料能抵御强氧化还原条件。技术研发人员：崔春华,吴千宝,刘栋梁受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）技术研发日：技术公布日：2024/4/17