一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，属于材料制备技术领域。首先将镍盐前驱体和铜盐前驱体加入到低共熔型离子液体中作为电解液，采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，以铜或不锈钢为工作电极，在温度为100摄氏度以下进行电解在工作电极上制备纳米网状铜镍合金薄膜。该方法是以六水合氯化镍和二水合氯化铜作为前驱体，片状纯铜为沉积基体，用电解的方法制备纳米网状的铜镍合金材料，用该方法可以达到可控，温和，廉价等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，属于材料制备

技术介绍
合金合成技术越来越引起人们的兴趣，尤其是铜镍合金有诸多优良的性能如：防腐性、抗生物淤积、电催化性、耐磨性、磁性、光学性、用来制备纳米材料等性能，对铜镍合金的的合成方法研究越来越深入。由于对材料的需求量快速增长，研究开发制备铜镍合金的新方法，将会有更深远的实际意义和更广的应用价值。近年来，制备铜镍合金的多元醇还原法，硫酸铜法，脉冲法，电沉积法，物理熔炼工艺，机械法制备，超声波方法等，这些方法在制备过程中往往存在温度高，消耗高，可控难度大等缺点，对环境破坏大，对设备技术要求高，性能控制难度大等诸多问题。由于镍的价格高，限制了铜镍合金的广泛应用，探究新的铜镍合金的制备方法非常重要，低共熔型离子液体制备铜镍合金不用添加缓冲剂，具有操作简单，易于控制，产品质量好等优点。低共熔型离子液体具有可降解，环境友好，易于合成，利用率高，价格低廉，熔点低，导电性能好，蒸汽压低，电化学窗口宽，室温下为液态物理化学性质稳定等优点。低共熔型离子液体是由季铵盐类和氢键按一定比例合成的一种室温下为液体的低共熔混合物。由于传统方法在技术上存在温度高，消耗高，可控难度大，效率低，毒性大等一系列的问题，低共熔型离子液体制备铜镍合金材料方面则显示出其优越性，操作可以达到材料制备程度可控。申请专利CN104178784A公开了一种在水溶液中沉积铜镍合金的方法；以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为对电极，铜电极为阴极，以硫酸镍、硫酸铜、表面活性剂十二烷基磺酸钠、金属离子络合剂你锰酸钠的混合溶液作为电解质，调整溶液pH至2-6，用恒电流沉积制备铜镍合金膜，并在500℃高温下处理0.5h，得到致密的铜镍合金膜。该申请专利采用水溶液作为电解质，存在溶液配制复杂，以及要加入价格昂贵的表面活性剂和络合剂，提高了成本；且要在高温下处理，造成能源消耗增加。文献Wang S, Guo X, Yang H, et al. Electrodeposition mechanism and characterization of Ni–Cu alloy coatings from a eutectic-based ionic liquid[J]. Applied Surface Science, 2014, 288: 530-536.中介绍了另一种制备铜镍合金的方法，其中溶液配制用氯化胆碱与尿素按照摩尔比为1：2进行混合，形成低共熔型离子液体，然后向低共熔离子液体中加入六水合氯化镍和二水合氯化铜作为前驱体，形成的混合溶液作为电解质溶液，以饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，铜微型电极作为工作电极，进行电沉积制取铜镍合金，得到梭状的纳米铜镍合金形貌；本专利技术为在一种低共熔型离子液体中，在恒电位下电解制取铜镍合金，得到网状纳米铜镍合金材料。其过程无缓冲剂、络合剂的添加，没有进行高温的处理，降低了成本，节省了能源消耗。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法。本专利技术是基于低共熔型离子液体为溶剂，用电解的方法制备纳米网状铜镍合金材料。该方法是以六水合氯化镍和二水合氯化铜作为前驱体，片状纯铜为沉积基体，用电解的的方法制备纳米网状的铜镍合金材料，用该方法可以达到可控，温和，廉价等优势。本专利技术通过以下技术方案实现。一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，首先将镍盐前驱体和铜盐前驱体加入到低共熔型离子液体中作为电解液，采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，以铜或不锈钢为工作电极，在温度为100摄氏度以下进行电解在工作电极上制备纳米网状铜镍合金薄膜。其具体步骤如下：（1）电解液配置：将季铵盐与醇类或酰胺按照摩尔比为1：（1～4）混合均匀得到低共熔型离子液体，然后将镍前驱体和铜前驱体加入到低共熔型离子液体中，经过充分搅拌混合均匀后得到离子液体-铜盐-镍盐复合电解液；（2）工作电极表面处理：以铜或不锈钢为工作电极，铜或不锈钢经稀盐酸浸泡、无水乙醇浸泡、稀盐酸浸泡、离子水冲洗对工作电极表面进行处理；（3）恒电压电解：采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，将经步骤（2）表面预处理的电极作为工作电极，在步骤（1）配制的离子液体-铜盐-镍盐复合电解液中，在温度为333~373K、电位为-0.6~-1.0Vvs.Ag进行恒电位电解沉积0.5~2h，将电解后的工作电极基体经无水乙醇、蒸馏水冲洗，干燥后即可在工作电极基体表面得到纳米网状铜镍合金薄膜。所述步骤（1）中的季铵盐为氯化胆碱或四甲基氯化铵。所述步骤（1）中的醇类为乙二醇。所述步骤（1）中的酰胺为尿素或乙酰胺。所述步骤（1）中铜盐前驱体为氯化铜或硫酸铜。所述步骤（1）中镍盐前驱体为氯化镍或硫酸镍。本专利技术的有益效果是：（1）无需添加任何添加剂，即可电解制备铜镍合金纳米材料；（2）铜镍合金分散在基体表面，分布均匀，致密且光亮；（3）反应条件温和，能耗低，条件可控，没有酸碱度pH的调整；（4）操作简单，绿色无污染，产品质量稳定，成本廉价。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到的纳米网状镍铜合金SEM图；图2是本专利技术实施例1制备得到的纳米网状镍铜合金XRD图；图3是本专利技术实施例1制备得到的纳米网状镍铜合金动电位极化曲线图；图4是本专利技术实施例2制备得到的纳米网状镍铜合金SEM图；图5是本专利技术实施例3制备得到的纳米网状镍铜合金SEM图；图6是本专利技术实施例4制备得到的纳米网状镍铜合金SEM图；图7是本专利技术实施例5制备得到的纳米网状镍铜合金SEM图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1该低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，首先将镍盐前驱体和铜盐前驱体加入到低共熔型离子液体中作为电解液，采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，以铜或不锈钢为工作电极，在温度为100摄氏度以下进行电解在工作电极上制备纳米网状铜镍合金薄膜。其具体步骤如下：（1）电解液配置：将氯化胆碱与乙二醇按照摩尔比为1：2混合均匀得到低共熔型离子液体，然后将6.0g镍前驱体（六水合氯化镍）和0.80g铜前驱体（二水合氯化铜）加入到50ml低共熔型离子液体中，经过充分搅拌混合均匀后得到离子液体-铜盐-镍盐复合电解液；（2）工作电极表面处理：以铜（1.5cm×1.5cm×0.1cm）为工作电极，铜经稀盐酸浸泡（浓度为1%稀盐酸浸泡15min）、无水乙醇浸泡（浓度为95%无水乙醇浸泡10min）、稀盐酸浸泡（浓度为1%稀盐酸浸泡10min）、离子水冲洗对工作电极表面进行处理；（3）恒电压电解：采用三电极体系，以铂电极为电解对电极，银丝电极为参比电极，将经步骤（2）表面预处理的电极作为工作电极，电极间距为1cm，在步骤（1）配制的离子液体-铜盐-镍盐复合电解液中，在温度为333K、沉积电位为-0.6V恒电位电解0.5h，将电解后的工作电极基体经无水乙醇、去离子水冲洗，干燥后即可在工作电极基体表面得到纳米网状铜镍合金薄膜。上述制备得到的纳米网状铜镍合金薄膜SEM图如图1所示，XRD图如图2所示。将表面为纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，其特征在于：首先将镍盐前驱体和铜盐前驱体加入到低共熔型离子液体中作为电解液，采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，以铜或不锈钢为工作电极，在温度为100摄氏度以下进行电解在工作电极上制备纳米网状铜镍合金薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，其特征在于：首先将镍盐前驱体和铜盐前驱体加入到低共熔型离子液体中作为电解液，采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，以铜或不锈钢为工作电极，在温度为100摄氏度以下进行电解在工作电极上制备纳米网状铜镍合金薄膜。2.根据权利要求1所述的低共熔型离子液体电解制备纳米网状镍铜合金的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）电解液配置：将季铵盐与醇类或酰胺按照摩尔比为1：（1～4）混合均匀得到低共熔型离子液体，然后将镍前驱体和铜前驱体加入到低共熔型离子液体中，经过充分搅拌混合均匀后得到离子液体-铜盐-镍盐复合电解液；（2）工作电极表面处理：以铜或不锈钢为工作电极，铜或不锈钢经稀盐酸浸泡、无水乙醇浸泡、稀盐酸浸泡、离子水冲洗对工作电极表面进行处理；（3）恒电压电解：采用三电极体系，以铂电极或石墨为电解阳极，银丝电极为参比电极，将经步骤（2）表面预处理的电极作为工作电极，在步骤（1）配制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启波，高明远，杨闯，华一新，李艳，董鹏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53