镍铜合金催化丝网制备及其性能研究
本研究以化学镀技术制取非晶态镍铜合金催化剂，以丝网为载体的催化网比传统颗粒为载体的催化剂，更易于与催化物分离，故本研究选择不锈钢丝网作为催化剂载体，选择不同配方施镀，优化制备过程中的工艺参数，分析实验过程中的影响因素，检测镀层成分及结构，探究非晶态镍磷镀层形成机理，以油脂加氢催化作为评价探针，在三种镀液配方中选取最佳配方的非晶态合金催化丝网，并对其进行不同温度下油脂加氢催化实验，以探究镍铜合金催化丝网的催化性能。结果表明，最佳化学镀液配方所制备的镍铜镍合金丝网催化剂在温度达到150°C以上对油脂加氢实验均有催化性，最佳催化温度为190°C，压力0.8Mpa。关键词 镍铜合金，非晶态，催化，油脂加氢
目录
1 引言 1
1.1化学镀镍铜合金丝网制备加氢催化剂 2
1.2油脂氢化概述 4
1.3实验研究目的及方案 5
2 实验内容 5
2.1 实验药品 5
2.2 实验仪器 6
2.3 实验方法 7
2.4 实验步骤 13
2.5 实验项目管理 18
3 数据分析 19
3.1化学镀镍铜镍合金丝网镀层分析 19
3.2不同配方下镀层的能谱分析 22
3.3丝网催化性能评价 24
3.4结果与讨论 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1引言
目前工业上使用化学镀镍技术存在的问题主要有：其试剂消耗大，生产率低，成本较高等。由于化学镀镍技术是一种自催化反应，因此存在许多的条件限制，比如温度、压力、pH、原料中存在的杂质等，要想实现大规模工业生产就必须克服这些问题，不但要降低原料的成本更要发展创新出更为先进的工艺流程，根据大规模生产中实际情况的不断变化，对化学镀镍技术的革新就有了更高的要求以满足实际生产中更为复杂的情况。随着高新科技的快速发展，在表面处理领域有着许多优势的化学镀技术的研究发展就有了巨大的研究意义。本实验研究的范围是在不锈钢丝网表明上镀镍后再镀铜再镀镍以获得镍铜镍合金丝网催化剂，改变其中镀铜溶液的配方，使其镍铜离子百分比变化，镀层中磷的含量也随之变化，随后通过油脂催 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
化加氢实验中油样的碘值降低程度来选取相对催化效果最好的镀液配方制品，在不同温度范围下不改变其他条件对最佳配方制品进行实验，以研究在实际生产过程中联系经济、环境等复杂因素下对油脂加氢催化实验综合效率最好的温度条件。实验过程中还使用SEM扫描电镜与EDS能谱仪对镀层进行探测与分析探究镀层的成分、结构、与载体的结合情况等。因为化学镀较电镀的不同，所以也有人称其为无电镀，因其施镀时的仅依靠溶液中的氧化还原反应提供电子使金属离子还原在具有催化活性的基体表面的一种可控的化学还原过程。随着电子、计算机、轻工和航天等高新科技产业的迅速发展，使化学镀镍技术有着广大的市场，为了满足越发复杂的市场需求，复合镀，镀镍基多元合金，纳米镀逐渐兴起以满足更为苛刻的适用坏境，其中非晶态镍基多元合金催化剂在现代工业中前景巨大，以化学镀方法制取磷含量在8.5%以上的非晶态NiP合金具有比普通镍系催化剂更耐腐蚀，不显磁性，活性高等特点可应用于现代氢化技术。 伴随着化学镀镍技术的发展，通用公司在大量研究的基础上对镀液成分进行不断的革新，于二十世纪六十年代开发了Duraposit法和Durnicoat法，七十年代研发出第三代化学镀镍的商品镀液，所得的镀层有很好的耐腐蚀性，近20年来，国际上各种化学镀镍的综述与论文在多部期刊上发表，标志着化学镀技术有着特殊的前景。虽然我国的化学镀镍技术起步比较晚，但随着人们发现高磷镀层可应用于电子磁盘、汽车、航天工业等诸多领域[2]，我国开始对化学镀镍技术非常重视并多次召开全国性的专业化学镀会议，大量研究或翻译著作，随着技术的不断普及推广与学者的研究成果，在近十年来我国的化学镀镍技术的成长快速地在许多行业发挥了重要作用。
1.1化学镀镍铜合金丝网制备加氢催化剂
1.1.1化学镀镍技术的发展
化学镀镍是化学镀的主要内容，早在十九世纪四十年代德国化学家A.Wurtz[1]就发现了金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来，因当时技术有限，之后的报道并没有什么实用价值。被公认为是化学镀镍技术真正的开拓者的是美国国家标准局的A .Brenner和G .Riddell，他们在从事二战末的武器研究中发现并报道了用化学还原法在钢上镀镍并取得了最早的两个化学镀镍专利，由于化学镀镍用次亚磷酸盐还原获得镀层的过程中无需外部电源，所以化学镀也被称为无电镀，也有人称之为自催化镀。世界上首先开始化学镀镍的工程应用是美国的通用公司，随着科技的进步，到了二十世纪八十年代后化学镀技术研究有了突飞猛进式的发展，基本解决了镀液寿命与稳定性的问题，首次研发了含9%~12%磷的非晶态结构镀层，并且实现了自动控制镀液，使工业化大型生产有了可能，此后低磷镀层相继被开发出来从而进一步扩展了化学镀镍的应用范围。
1.1.2 化学镀技术的基本原理
化学镀是以溶液中的还原剂氧化来供应电子，通过氧化还原反应使金属离子被还原从而沉积在基体表面。因此，要保持氧化过程的不断进行需要不停地添加还原剂来维持反应的进行，在具有催化活性的基体上能够不断的进行沉积。
由于化学镀要求只在基体表面发生沉积而不能在镀液中出现自催化的氧化还原反应使镀液分解，所以选择基体并进行预处理是必不可少的一步，镀液成分的选择也必须满足一定条件才能进行化学镀,目前我国化学镀镍相关研究中所用的反应方程式为[3]:
[Ni2++mLn]+4H2PO2+ H2O→Ni+P+3H2PO3+3H++ mLn+H2↑
用化学镀可以得到的金属或合金主要有：镍、钴、钯、铜、银等。使用的还原剂主要有次亚磷酸盐Na2H2PO2，硼氢化物KBH4或NaBH4，胺基硼烷(CH3)2NHBH3,二甲基胺硼烷（DMAB）或(C2H5)2NHBH3,二乙基胺硼烷DEAB，甲醛HCHO,和肼N2H4等。主盐一般选用硫酸镍或氯化镍等无机盐，特殊时也使用氨基磺酸盐、醋酸镍。在早期多采用氯化镍，由于氯化镍制品NiP层应力较大，故现多采用硫酸镍为主盐，已有研究发现采用次亚磷酸镍作为镍与次亚磷酸根离子的来源，使之避免硫酸根离子的存在，但由于其溶解度有限，温度不恒定！（难镀基材的化学镀镍技术）等因素未大量普及，若次亚磷酸镍盐的制备方法有新的突破，那这种镍盐将会有很大的前景，由于本人能力有限，本文不涉及此盐研究。
化学镀是通过还原剂的作用，在有催化活性的表面上使镀液中的金属离子还原沉积，其反应如下：
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1 引言 1
1.1化学镀镍铜合金丝网制备加氢催化剂 2
1.2油脂氢化概述 4
1.3实验研究目的及方案 5
2 实验内容 5
2.1 实验药品 5
2.2 实验仪器 6
2.3 实验方法 7
2.4 实验步骤 13
2.5 实验项目管理 18
3 数据分析 19
3.1化学镀镍铜镍合金丝网镀层分析 19
3.2不同配方下镀层的能谱分析 22
3.3丝网催化性能评价 24
3.4结果与讨论 29
结论 30
致谢 31
参考文献 32
1引言
目前工业上使用化学镀镍技术存在的问题主要有：其试剂消耗大，生产率低，成本较高等。由于化学镀镍技术是一种自催化反应，因此存在许多的条件限制，比如温度、压力、pH、原料中存在的杂质等，要想实现大规模工业生产就必须克服这些问题，不但要降低原料的成本更要发展创新出更为先进的工艺流程，根据大规模生产中实际情况的不断变化，对化学镀镍技术的革新就有了更高的要求以满足实际生产中更为复杂的情况。随着高新科技的快速发展，在表面处理领域有着许多优势的化学镀技术的研究发展就有了巨大的研究意义。本实验研究的范围是在不锈钢丝网表明上镀镍后再镀铜再镀镍以获得镍铜镍合金丝网催化剂，改变其中镀铜溶液的配方，使其镍铜离子百分比变化，镀层中磷的含量也随之变化，随后通过油脂催 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
化加氢实验中油样的碘值降低程度来选取相对催化效果最好的镀液配方制品，在不同温度范围下不改变其他条件对最佳配方制品进行实验，以研究在实际生产过程中联系经济、环境等复杂因素下对油脂加氢催化实验综合效率最好的温度条件。实验过程中还使用SEM扫描电镜与EDS能谱仪对镀层进行探测与分析探究镀层的成分、结构、与载体的结合情况等。因为化学镀较电镀的不同，所以也有人称其为无电镀，因其施镀时的仅依靠溶液中的氧化还原反应提供电子使金属离子还原在具有催化活性的基体表面的一种可控的化学还原过程。随着电子、计算机、轻工和航天等高新科技产业的迅速发展，使化学镀镍技术有着广大的市场，为了满足越发复杂的市场需求，复合镀，镀镍基多元合金，纳米镀逐渐兴起以满足更为苛刻的适用坏境，其中非晶态镍基多元合金催化剂在现代工业中前景巨大，以化学镀方法制取磷含量在8.5%以上的非晶态NiP合金具有比普通镍系催化剂更耐腐蚀，不显磁性，活性高等特点可应用于现代氢化技术。 伴随着化学镀镍技术的发展，通用公司在大量研究的基础上对镀液成分进行不断的革新，于二十世纪六十年代开发了Duraposit法和Durnicoat法，七十年代研发出第三代化学镀镍的商品镀液，所得的镀层有很好的耐腐蚀性，近20年来，国际上各种化学镀镍的综述与论文在多部期刊上发表，标志着化学镀技术有着特殊的前景。虽然我国的化学镀镍技术起步比较晚，但随着人们发现高磷镀层可应用于电子磁盘、汽车、航天工业等诸多领域[2]，我国开始对化学镀镍技术非常重视并多次召开全国性的专业化学镀会议，大量研究或翻译著作，随着技术的不断普及推广与学者的研究成果，在近十年来我国的化学镀镍技术的成长快速地在许多行业发挥了重要作用。
1.1化学镀镍铜合金丝网制备加氢催化剂
1.1.1化学镀镍技术的发展
化学镀镍是化学镀的主要内容，早在十九世纪四十年代德国化学家A.Wurtz[1]就发现了金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来，因当时技术有限，之后的报道并没有什么实用价值。被公认为是化学镀镍技术真正的开拓者的是美国国家标准局的A .Brenner和G .Riddell，他们在从事二战末的武器研究中发现并报道了用化学还原法在钢上镀镍并取得了最早的两个化学镀镍专利，由于化学镀镍用次亚磷酸盐还原获得镀层的过程中无需外部电源，所以化学镀也被称为无电镀，也有人称之为自催化镀。世界上首先开始化学镀镍的工程应用是美国的通用公司，随着科技的进步，到了二十世纪八十年代后化学镀技术研究有了突飞猛进式的发展，基本解决了镀液寿命与稳定性的问题，首次研发了含9%~12%磷的非晶态结构镀层，并且实现了自动控制镀液，使工业化大型生产有了可能，此后低磷镀层相继被开发出来从而进一步扩展了化学镀镍的应用范围。
1.1.2 化学镀技术的基本原理
化学镀是以溶液中的还原剂氧化来供应电子，通过氧化还原反应使金属离子被还原从而沉积在基体表面。因此，要保持氧化过程的不断进行需要不停地添加还原剂来维持反应的进行，在具有催化活性的基体上能够不断的进行沉积。
由于化学镀要求只在基体表面发生沉积而不能在镀液中出现自催化的氧化还原反应使镀液分解，所以选择基体并进行预处理是必不可少的一步，镀液成分的选择也必须满足一定条件才能进行化学镀,目前我国化学镀镍相关研究中所用的反应方程式为[3]:
[Ni2++mLn]+4H2PO2+ H2O→Ni+P+3H2PO3+3H++ mLn+H2↑
用化学镀可以得到的金属或合金主要有：镍、钴、钯、铜、银等。使用的还原剂主要有次亚磷酸盐Na2H2PO2，硼氢化物KBH4或NaBH4，胺基硼烷(CH3)2NHBH3,二甲基胺硼烷（DMAB）或(C2H5)2NHBH3,二乙基胺硼烷DEAB，甲醛HCHO,和肼N2H4等。主盐一般选用硫酸镍或氯化镍等无机盐，特殊时也使用氨基磺酸盐、醋酸镍。在早期多采用氯化镍，由于氯化镍制品NiP层应力较大，故现多采用硫酸镍为主盐，已有研究发现采用次亚磷酸镍作为镍与次亚磷酸根离子的来源，使之避免硫酸根离子的存在，但由于其溶解度有限，温度不恒定！（难镀基材的化学镀镍技术）等因素未大量普及，若次亚磷酸镍盐的制备方法有新的突破，那这种镍盐将会有很大的前景，由于本人能力有限，本文不涉及此盐研究。
化学镀是通过还原剂的作用，在有催化活性的表面上使镀液中的金属离子还原沉积，其反应如下：
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