一种氧化镍纳米花/泡沫镍及其电沉积制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化镍纳米花/泡沫镍及其电沉积制备和应用。所述氧化镍纳米花/泡沫镍的制备过程为：S1.将泡沫镍裁剪成合适尺寸，用稀盐酸超声处理，超声结束后，继续浸泡30～150min，然后分别用水和乙醇依次洗涤、烘干；S2.将步骤S1中烘干的泡沫镍作为阴极，以铂片电极为阳极，置于电沉积溶液中进行电沉积处理；S3.将步骤S2处理后的材料置于200～500℃条件下热处理0.5～12h，冷却后，即可得到氧化镍纳米花/泡沫镍。本发明专利技术氧化镍纳米花/泡沫镍的制备过程温和、操作简单、无需外加金属镍离子源，制备条件可控，氧化镍纳米花均匀地生长在泡沫镍表面，催化位点多，比表面积大、传质阻力小，可作为臭氧催化剂催化降解有机废气，且催化效率高、催化寿命长。

Nickel oxide nanowire / nickel foam and its electrodeposition and Application

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镍纳米花/泡沫镍及其电沉积制备和应用
本专利技术涉及环境纳米多孔材料、臭氧催化氧化
，更具体地，涉及一种氧化镍纳米花/泡沫镍及其电沉积制备和应用。
技术介绍
染料、农药、香料生产、造漆、喷漆、制药、制鞋、家具制造等行业广泛应用的化工原料或者溶剂，它们在生产过程种会产生有机废气，污染环境，特别是苯、甲苯、二甲苯，工业上俗称“三苯”废气，其对环境及人体健康造成了极大的危害及威胁。臭氧催化氧化技术只需使臭氧及有机废气通过高活性催化剂，就可催化臭氧分解产生极强氧化性的羟基自由基(氧化电位，2.80v)，其可将臭氧难以单独氧化的高稳定性、难降解有机污染物有效降解，从而达到最大限度地去除有机污染物的目的。粉末催化剂活性高，但是在处理废气的过程种存在严重的传质障碍，容易造成短流，因此，催化剂的利用率不高、废气处理效果不理想，不利于实现工业化和大面积推广，因此寻求高活性的、机械及化学稳定性好的多孔框架臭氧催化剂具有重要意义。泡沫镍是一种无毒、环境友好、机械及化学稳定性高的三维多孔泡沫材料，广泛地用作各种催化载体，但是用于废气处理的臭氧催化剂载体的比较少，具体地，CN104888793A中公开了一种用于催化臭氧氧化挥发性有机物的催化剂及制备方法，利用泡沫镍作为载体，通过浸渍或者涂刷、煅烧步骤在泡沫镍上负载了MnOx-SnOx-CeOx-SbOx复合氧化物，具有较好的催化臭氧氧化甲苯活性；CN207805342U公开了一种工业VOCs废气处理系统，该系统由诸多模块共同作用，其中臭氧催化模块中采用的载体为表面涂敷了γ-Al2O3涂层的泡沫镍，负载其上的臭氧催化剂为三元锰系氧化物催化剂；CN207815524U公开了一种具有除臭氧功能的空气净化器，该系统与CN207805342U近似，其中臭氧催化模块中同样采用的载体为表面涂敷了γ-Al2O3涂层的泡沫镍，负载锰-钴-铁三元臭氧催化剂，CN207815524U和CN207805342U并未公开催化剂的具体制备方法。由此可见，目前泡沫镍负载型臭氧催化剂均为多元催化剂，前驱体原料复杂，且通过浸渍或者涂敷法制备得到的催化剂不能均匀分散、易堆积，造成催化剂活性成分不能有效利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中用于废气处理的单一的载体催化剂较少的缺陷，提供一种氧化镍纳米花/泡沫镍。本专利技术所述氧化镍纳米花/泡沫镍的制备条件温和、操作简单，产物中氧化镍纳米花均匀、牢固地生长在泡沫镍表面，制备得到的氧化镍纳米花/泡沫镍的催化位点多，比表面积大，可作为臭氧催化剂催化降解有机废气，且催化效率高、催化寿命长。本专利技术的另一目的在于提供所述氧化镍纳米花/泡沫镍的应用。本专利技术的上述目的是通过以下方案予以实现的：一种氧化镍纳米花/泡沫镍，通过如下步骤制备得到：S1.将泡沫镍裁剪成合适尺寸，用稀盐酸超声处理，超声结束后，继续浸泡30～150min，然后分别用水和乙醇依次洗涤，并室温烘干；S2.将步骤S1中烘干的泡沫镍作为阴极，以铂片电极为阳极，置于电沉积溶液中进行电沉积处理；S3.将步骤S2处理后的材料置于200～500℃条件下热处理0.5～12h，冷却后，即可得到氧化镍纳米花/泡沫镍。本专利技术通过采用盐酸刻蚀、低温微氧化前处理(室温烘干)，在电沉积关键步骤中采用铵盐原位产生镍离子，与电分解产生的氢氧根离子结合，在泡沫镍表面原位沉积氢氧化镍纳米花，进而热处理获得氧化镍纳米花/泡沫镍；上述过程制备条件温和、操作简单，产物中氧化镍纳米花均匀、牢固地生长在泡沫镍表面，制备得到的氧化镍纳米花/泡沫镍的催化位点多，比表面积大，可作为臭氧催化剂催化降解有机废气，且催化效率高、催化寿命长。优选地，步骤S1中，所述稀盐酸的浓度为0.5～1.0mol/L；所述烘干的条件为40～70℃下烘干6～16h。更优选地，步骤S1中，所述稀盐酸的浓度为0.05～2mol/L；超声时间为10～60min。更优选地，步骤S1中，所述稀盐酸的浓度为1mol/L；超声时间为30min。步骤S1中，若稀盐酸的浓度过高、超声时间过长、浸泡时间过长、微氧化热处理温度过高或处理时间过长，均会导致泡沫镍刻蚀过于严重及表面氧化过于严重，造成镍源浪费，并且影响后续电沉积效果；反之，则会导致刻蚀不足以及微氧化不足，同样影响后续电沉积效果。优选地，步骤S2中，所述电沉积处理过程中，电解质为0.01～1mol/L的硫酸钠或者氯化钠；电沉积助剂为0.01～0.5mol/L的醋酸氨、氯化氨、草酸铵、硫酸氨、硝酸氨或氨水中的至少一种。更优选地，步骤S2中，所述电解质的浓度为0.02～0.5mol/L；所述电沉积助剂的浓度为0.02～0.3mol/L。更优选地，步骤S2中，所述电解质的浓度为0.03mol/L；所述电沉积助剂的浓度为0.02mol/L。优选地，步骤S2中，所述电沉积处理过程中，电压为4～14V，电流为0.1～1.0A，电沉积时间为5～120min。更优选地，步骤S2中，所述电沉积处理过程中，电压为5～8V，电流为0.26～0.8A，电沉积时间为30～60min。步骤S2中，电沉积过程中，电解质浓度过大、电沉积电压或者电流过高，会导致阴极产生大量的气泡氢气和氢氧根离子，无法获得分散均匀、结合紧密的氢氧化镍纳米花；电沉积时间过长、电沉积助剂过多，会导致沉积物过厚过密，也无法获得氢氧化镍纳米花；反之，也无法成功获得氢氧化镍纳米花。优选地，步骤S3中，热处理温度为280～400℃，热处理时间为2～6h。步骤S3中，热处理的温度过高或者热处理时间过长，会导致氧化镍熔融烧结，降低催化剂有效成分的比表面积和催化效果；反之，氢氧化镍纳米花不能完全转化为氧化镍纳米花，无法获得良好的催化活性。本专利技术同时还保护所述氧化镍纳米花/泡沫镍作为气体有机污染物催化剂的应用。优选地，所述氧化镍纳米花/泡沫镍作为催化剂催化臭氧降解气体有机污染物。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用盐酸刻蚀、低温微氧化前处理，采用铵盐作为电沉积助剂原位刻蚀产生镍离子前驱体，采用电沉积法原位产生氢氧根离子，在泡沫镍表面均匀地生成氢氧化镍纳米花，经过热处理后，生成氧化镍纳米花/泡沫镍；所述制备过程温和、操作简单；与现有的粉体催化剂相，比氧化镍纳米花/泡沫镍具有传质阻力小、活性高的优点，与现有的泡沫镍浸渍或者涂敷多元臭氧催化剂相比，无需外加金属离子源，制备条件简单、可控，得到的氧化镍纳米花均匀地生长在泡沫镍表面，催化位点多，催化的有效成分可以被充分利用，比表面积大，可作为臭氧催化剂催化降解有机废气，且催化效率高、催化寿命长。附图说明图1为实施例1制备的氧化镍纳米花/泡沫镍的电镜图。图2为实施例1制备的氧化镍纳米花/泡沫镍的电镜图。图3为对比例1制备的产物的电镜图。图4为对比例2制备的产物的电镜图。具体实施方式下面结合具体实施例对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化镍纳米花/泡沫镍，其特征在于，通过如下步骤制备得到：/nS1.将泡沫镍裁剪成合适尺寸，用稀盐酸超声处理，超声结束后，继续浸泡30～150min，然后分别用水和乙醇依次洗涤，并烘干；/nS2.将步骤S1中烘干的泡沫镍作为阴极，以铂片电极为阳极，置于电沉积溶液中进行电沉积处理；/nS3.将步骤S2处理后的材料置于200～500℃条件下热处理0.5～12h，冷却后，即可得到氧化镍纳米花/泡沫镍。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化镍纳米花/泡沫镍，其特征在于，通过如下步骤制备得到：
S1.将泡沫镍裁剪成合适尺寸，用稀盐酸超声处理，超声结束后，继续浸泡30～150min，然后分别用水和乙醇依次洗涤，并烘干；
S2.将步骤S1中烘干的泡沫镍作为阴极，以铂片电极为阳极，置于电沉积溶液中进行电沉积处理；
S3.将步骤S2处理后的材料置于200～500℃条件下热处理0.5～12h，冷却后，即可得到氧化镍纳米花/泡沫镍。


2.根据权利要求1所述氧化镍纳米花/泡沫镍，其特征在于，步骤S1中，所述稀盐酸的浓度为0.05～2mol/L；所述烘干的条件为40～70℃下烘干6～16h。


3.根据权利要求1所述氧化镍纳米花/泡沫镍，其特征在于，步骤S1中，所述稀盐酸的浓度为0.5～1.0mol/L；超声时间为10～60min。


4.根据权利要求1所述氧化镍纳米花/泡沫镍，其特征在于，步骤S2中，所述电沉积处理过程中，电解质为0.01～1mol/L的硫酸钠或者氯化钠；电沉积助剂为0.01～0.5mol/L的醋酸氨、氯化氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：田双红，娄臻成，熊亚，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44