一种制备含硫镍材料的方法技术

一种含硫镍材料的制备方法，是在含镍电镀液的电镀体系中，将含硫化合物溶液滴入电镀液中阴极板附近；含硫化合物与电镀液中的镍离子按式Ｓ２－＋Ｎｉ２＋→ＮｉＳ↓直接一步反应：在阴极板上，ＮｉＳ化学沉积与镍的电沉积同时进行，制备出含硫镍材料。反应产物ＮｉＳ沉积在阴极上；同时，在电镀过程中镍在电场作用下在阴极上不断的电沉积，即ＮｉＳ的化学沉积与镍的电沉积同时进行，从而制备出含硫镍材料。本发明专利技术工艺简单、操作方便，通过选择新的含Ｓ化合物硫源，采用硫的化学沉积和镍的电沉积的共沉积方式制备含硫镍材料，有利于控制含硫镍材料的硫含量，解决了当前含硫镍材料的难制备以及含硫量难以控制的问题，产品质量稳定，工艺流程短，可实现规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种含硫镍材料的制备方法，具体是指一种采用镍硫离子直接反应 后沉积的方式制备活性含硫镍阳极材料的方法。属于电化学

技术介绍
含硫镍材料主要是用作电镀镍工业的活性阳极材料。由于采用含硫镍阳极可以有 效降低槽电压，提高沉积速度和电镀效率，避免含氯电解液体系造成的设备腐蚀，以及获得 低应力镀层等优势，成为国际上最受欢迎的活性镍阳极材料。加拿大INCO公司自开发了含硫镍活性阳极材料以来，垄断了该产品的国际市场。 对其生产技术，特别是对供硫硫源采取严格的保密措施。目前我国对含硫镍的生产技术仍 处于摸索阶段。当前国际上尝试制备含硫镍的方法主要有两种一是采用以含=C-SO2-基 团的有机物为硫源的电解的方式，即在电解液中添加含=C-SO2-基团的有机物添加剂，使 硫元素逐步被还原并沉积在镍基体上；二是采用气相沉积的方式，即在气体状态下使镍硫 元素通过分解沉积从而形成含硫镍材料。生产过程中存在含硫镍的质量不稳定，含硫量难 以控制等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种工艺方法简单、操作方便、工艺流程短、以含S化合物 为硫源，通过在电镀溶液中镍硫元素直接化学反应制备含硫镍材料的方法。本专利技术一种含硫镍材料的制备方法，是采用下述方案实现的一种含硫镍材料的制备方法，是在含镍电镀液的电镀体系中，将含硫化合物溶液 滴入电镀液中阴极板附近；在阴极板上，NiS化学沉积与镍的电沉积同时进行，制备出含硫 镍材料。本专利技术一种含硫镍材料的制备方法中，所述电镀体系的阳极采用金属镍或石墨材 料；所述阴极采用金属钛或不锈钢材料；所述阴极电流密度控制在5 ΙΟΑ/dm2 ；所述含镍 电镀液中镍离子的浓度为30 100g/L。本专利技术一种含硫镍材料的制备方法中，所述含镍电镀液选自硫酸镍、氯化镍、氨基 磺酸镍、氟硼酸镍溶液中的至少一种。本专利技术一种含硫镍材料的制备方法中，所述的含硫化合物选自硫化氢、硫化钠、硫 化钾、硫化铵中的至少一种。本专利技术一种含硫镍材料的制备方法中，所述含硫化合物溶液的浓度控制在 0. 001 0. Olmol/L，其在阴极板附近的滴加速度控制在0. 04 0. 2L/dm2 · h ；制备的含硫 镍材料的硫的质量分数在0. 02% 0. 2%。本专利技术由于采用上述工艺方法，将含硫化合物通入电镀液中阴极板附近，在电场 作用下，含硫化合物与电镀液中的镍离子按下式直接一步反应S2、Ni2+ —NiS J,反应产物NiS沉积在阴极上；同时，在电镀过程中镍在电场作用下在阴极上不断 的电沉积，即NiS的化学沉积与镍的电沉积同时进行，从而制备出含硫镍材料。通过控制镀液中镍离子的浓度及电流密度，将阴极和阳极水平放置，使阴极的电 镀面朝上，可在阴极的电镀面上得到含硫镍材料。通过控制MS的化学沉积和镍的电沉积的过程，即控制电镀过程的电流密度、镀 液浓度、含硫化合物的添加量及添加速度，可以实现含硫镍材料中的硫含量的有效控制。其 中电流密度、镀液浓度根据设计的含硫镍材料中的镍含量MNi计算得到；因为，MNi = KQ, K 为电沉积镍的电化当量，是一个常数，即1.095，Q为电镀过程的安时数；因此，当镍含量MNi 确定后，电镀过程的安时数即可确定，从而，可以确定相应的电流密度及电镀时间。当电镀 槽的体积确定后，即可以根据设计的含硫镍材料中的镍含量MNi，计算出电镀液的最初浓度， 要求电镀液的最初浓度在电沉积析出MNi后，仍然能够保持电镀体系的正常工作。含硫化合 物的添加量同样根据设计的含硫镍材料中的硫含量折算得到；在确定含硫化合物的添加量 以及电镀时间以后，则可以根据便于控制的添加速度，确定含硫化合物溶液的浓度。从而实 现在一定范围内较准确的控制所制备的含硫镍材料中的硫含量。综上所述，本专利技术工艺简单、操作方便，通过选择新的含S化合物硫源，采用硫的 化学沉积和镍的电沉积的共沉积方式来制备含硫镍材料，有利于控制含硫镍材料的硫含 量，解决了当前含硫镍材料的难制备以及含硫量难以控制的问题，制备出的含硫镍材料，其 含硫量可控制在0. 02% 0. 2%范围内，产品质量稳定，工艺流程短，可实现规模化生产。具体实施例方式实施例1采用溶液电镀的方式，在阳极采用金属镍板板，电镀液采用硫酸镍和氟硼酸镍按 质量比例1 2混合的溶液，镍离子的浓度控制在90 100g/L，阴极采用不锈钢板，阴极和 阳极均水平放置，阴极的电镀面朝上，电流密度控制在9 ΙΟΑ/dm2 ；硫源选择硫化钠，硫化 钠溶液用管道通入阴极附近，硫化钠溶液的浓度控制在0. 001 0. 002mol/L，其在阴极板 附近的滴加速度控制在0. 04 0. 06L/dm2 *h，经IOOAh的沉积后，获得总重约为105克，含 硫量为0. 02% 0. 04%的含硫镍材料。实施例2采用溶液电镀的方式，阳极采用金属镍板，电镀液采用氨基磺酸镍溶液，镍离子的 浓度控制在50 60g/L，阴极采用金属钛板，阴极和阳极均水平放置，阴极的电镀面朝上， 电流密度控制在5 8A/dm2 ；硫源选择硫化钠和硫化钾，将硫化钠和硫化钾按质量比1 1 混合的水溶液用管道通入阴极附近，溶液中硫元素的总浓度控制在0. 004 0. 006mol/L, 其在阴极板附近的滴加速度控制在0. 05 0. 15L/dm2 · h，经500Ah的沉积后，获得总重约 为540克，含硫量为0. 08% 0. 12%的含硫镍材料。实施例3采用溶液电镀的方式，阳极采用石墨板，电镀液采用氯化镍溶液，镍离子的浓度控 制在30 40g/L，阴极采用金属钛板，阴极和阳极均水平放置，阴极的电镀面朝上，电流密 度控制在7 ΙΟΑ/dm2 ；硫源选择硫化铵，将硫化铵的水溶液用管道通入阴极附近，溶液中 硫元素的总浓度控制在0. 009 0. Olmol/L，其在阴极板附近的滴加速度控制在0. 06 0. lL/dm2 · h，经800Ah的沉积后，获得总重约为870克，含硫量为0. 18% 0. 2%的含硫镍 材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫镍材料的制备方法，其特征在于：在含镍电镀液的电镀体系中，将含硫化合物溶液滴入电镀液中阴极板附近；在阴极板上，ＮｉＳ化学沉积与镍的电沉积同时进行，制备出含硫镍材料。

【技术特征摘要】
1.一种含硫镍材料的制备方法，其特征在于在含镍电镀液的电镀体系中，将含硫化 合物溶液滴入电镀液中阴极板附近；在阴极板上，NiS化学沉积与镍的电沉积同时进行，制 备出含硫镍材料。2.根据权利要求1所述的一种含硫镍材料的制备方法，其特征在于所述电镀体系的 阳极采用金属镍或石墨材料；所述阴极采用金属钛或不锈钢材料；所述阴极电流密度控制 在5 ΙΟΑ/dm2 ；所述含镍电镀液中镍离子的浓度为30 100g/L。3.根据权利要求2所述的一种含硫镍材料的制备方法，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：江垚，贺跃辉，吝楠，张端锋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[]