一种化学镀镍复合催化剂、其制备方法和化学镀镍工艺技术

本发明专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂，包括还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。本发明专利技术从传统化学镀镍工艺入手，将高成本的钯催化剂替换成廉价的还原氧化石墨烯负载的纳米镍催化剂，大幅度的降低了成本。同时由于大片石墨烯与所形成的金属镍镀层之间的协同作用使得化学镀镍后的复合物的导电性较传统镀镍方式显著提高。实验结果表明，本发明专利技术制备得到的催化剂进行化学镀的镀层的导电性高达24390S m‑1。

Chemical nickel plating composite catalyst, preparation method and electroless nickel plating process

The invention provides a composite catalyst for electroless nickel plating, including reduction of graphene oxide loaded nickel nanoparticles. The invention, starting with the traditional electroless nickel plating process, replaced the high cost palladium catalyst into a cheap nano nickel catalyst reducing the load of the oxidized graphene oxide, which greatly reduced the cost. At the same time, the electrical conductivity of the composite after electroless nickel plating is significantly higher than that of the traditional nickel plating method because of the synergistic effect between the large graphene and the nickel coating formed. The experimental results show that the conductivity of the electroless plated coating prepared by the catalyst prepared by the invention reaches as high as 24390S m m 1.

【技术实现步骤摘要】
一种化学镀镍复合催化剂、其制备方法和化学镀镍工艺
本专利技术涉及化学镀
，尤其是涉及一种化学镀镍复合催化剂、其制备方法和化学镀镍工艺。
技术介绍
传统的沉积镍的方式为电沉积镍，是利用外电流将电镀液中的镍离子还原在基底表面，需要基底为导电材料，限制了镀镍工艺的应用，为了解决这一问题，发展了化学镀镍工艺，可以将基底扩展到非导电基底上，从而促进了镀镍工艺的产业化发展。化学镀镍是用还原剂将化学镀液中的镍离子还原沉积在具有催化剂的表面。其具有以下几个优点：(1)优良的抗腐蚀性能，特别是在酸性镀液中形成的磷掺杂的镍合金镀层在盐，碱，氨和海水中具有非常好的抗腐蚀性能；(2)无外加直流电源，被镀基底可以是不导电材料；(3)热处理温度低，在400摄氏度以下热处理后便可以得到良好硬度的镍镀层；(4)化学镀镍层致密，表面光洁；(5)高硬度和高耐磨性；(6)化学镀镍层的成分和厚度均匀，不需要额外打磨加工。由于这些优点，所以化学镀镍工艺被广泛研究。然而，当前成熟的化学镀镍工艺需要贵金属钯作为催化剂，极大地增加了化学镀镍工艺的成本，为了进一步降低成本，将贵金属钯催化剂替换成具有催化活性的其它材料是关键。同时由于化学镀镍工艺生成的镀层有镍金属颗粒所组成，颗粒之间具有很强的接触电阻从而降低了镀层的导电性。因此，如何发展其它的低成本的化学镀镍催化剂，并且提高镀层的导电性能，已成为该领域内众多前沿科研人员广为关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种化学镀镍复合催化剂，本专利技术制备得到的化学镀镍复合催化剂导电性能好。本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂，包括氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。优选的，所述镍纳米颗粒的粒径为5～100nm。本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂的制备方法，包括：A)将氧化石墨烯分散在第一溶剂中，得到第一溶液；将镍盐分散在第二溶剂中，得到第二溶液；B)将基底浸渍在第一溶液中，得到氧化石墨烯包覆的基底；C)将氧化石墨烯包覆的基底浸渍第二溶液中，烘干，得到催化剂前驱体；D)将所述催化剂前驱体在还原剂的存在下还原，得到化学镀镍复合催化剂。优选的，所述氧化石墨烯在第一溶液中的浓度为1wt％～30wt％；所述第一溶液选自水、甲醇、乙醇、丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述镍盐分散在第二溶液中的浓度为0.1wt％～60wt％；所述第二溶液选自水、甲醇、乙醇、丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或几种。优选的，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍和草酸镍中的一种或多种；所述基底选自三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、棉布，工程塑料、木材和金属制品中的一种或几种。优选的，步骤B)所述浸渍的时间为30～60min；步骤C)所述浸渍的时间为10～20min；所述浸渍后还包括烘干；所述烘干的温度为80℃～100℃；烘干的时间为10～20min。优选的，所述步骤D具体为将所述催化剂前驱体浸渍在还原剂的溶液中、洗涤、烘干，得到化学镀镍复合催化剂；所述浸渍的时间为10～20min；所述烘干的温度为80～100℃；所述烘干的时间为30～40min。优选的，所述还原剂为硼氢化钠或者硼氢化钾；所述还原剂溶液的浓度为0.1wt％～20wt％；所述还原剂溶液中的溶剂选自水、甲醇、乙醇和丙醇中的一种或几种。本专利技术提供了一种化学镀镍工艺，包括：在化学镀镍溶液中加入上述技术方案所述的化学镀镍复合催化剂，70～100℃保持50～70min，得到镍镀层。优选的，所述化学镀镍溶液中：镍源选自硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍和草酸镍中的一种或多种；还原剂选自次磷酸钠、硼氢化钠、硼烷和肼中的一种或几种；络合剂选自乙酸钠或柠檬酸钠；抑制剂为硫脲。与现有技术相比，本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂，包括还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。本专利技术从传统化学镀镍工艺入手，将高成本的钯催化剂替换成廉价的还原氧化石墨烯负载的纳米镍催化剂，大幅度的降低了成本。同时由于大片石墨烯与所形成的金属镍镀层之间的协同作用使得化学镀镍后的复合物的导电性较传统镀镍方式显著提高。实验结果表明，本专利技术制备得到的催化剂进行化学镀的镀层的导电性高达24390Sm-1。附图说明图1为本专利技术其中一个技术方案所述的使用还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒作为催化剂的无钯化学镀镍工作流程示意图；图2为本专利技术提供的可以提高化学镀镍层导电性的示意图；图3为本专利技术实施例1制备的(a)化学镀镍后的三聚氰胺海绵的光学照片；(b)化学镀镍后的三聚氰胺海绵SEM照片，插入图显示了断面结构；(c)化学镀镍后的三聚氰胺海绵的放大后的SEM照片；图4为本专利技术实施例1制备化学镀镍后的海绵的XRD图谱；图5为本专利技术实施例1制备(a)镀层的TEM图；(b)镀层的暗场相；(c)在图5b白框区域的磷元素扫描图；(d)在图5b白框区域的镍元素扫描图；(e)在图5b白框区域的碳元素扫描图；(f)镍的XPS谱图；(g)磷的XPS谱图；图6为本专利技术实施例1制备化学镀镍工艺制备的材料导电性，以及本专利技术比较例1中的传统化学镀镍工艺制备的材料导电性比较图。具体实施方式本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂、其制备方法和化学镀镍工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯的纯度即可。本专利技术对所述无钯化学镀镍的定义没有特别限制，以本领域技术人员熟知的无钯化学镀镍的定义即可。本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂，包括还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。首先，本专利技术提供的化学镀镍复合催化剂包括还原氧化石墨烯。本专利技术对所述氧化石墨烯的具体选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的氧化石墨烯即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原材料情况以及产品的要求进行选择和调整，本专利技术为保证和提高镍镀层的性能，本专利技术所述氧化石墨烯材料优选为功能化的氧化石墨烯；更优选为羧基化或羟基化的氧化石墨烯。本专利技术所述还原氧化石墨烯是在基底上原位形成的；所述还原氧化石墨烯层的厚度优选为10nm～1μm。本专利技术对于所述羧基化或羟基化的氧化石墨烯的具体方式不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。本专利技术提供的化学镀镍复合催化剂包括镍纳米颗粒；所述镍纳米颗粒的粒径优选为5～100nm。本专利技术所述的镍纳米颗粒为通过还原工艺制备的镍纳米颗粒。本专利技术对于具体的制备工艺下述会有清楚的描述，在此不再赘述。本专利技术所述催化剂为能够与化学镀液起化学反应，形成镍镀层的材料。本专利技术提供了一种化学镀镍复合催化剂的制备方法，包括：A)将氧化石墨烯分散在第一溶剂中，得到第一溶液；将镍盐分散在第二溶剂中，得到第二溶液；B)将基底浸渍在第一溶液中，得到氧化石墨烯包覆的基底；C)将氧化石墨烯包覆的基底浸渍第二溶液中，烘干，得到催化剂前驱体；D)将所述催化剂前驱体在还原剂的存在下还原，得到化学镀镍复合催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学镀镍复合催化剂，其特征在于，包括还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种化学镀镍复合催化剂，其特征在于，包括还原氧化石墨烯负载的镍纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述镍纳米颗粒的粒径为5～100nm。3.一种化学镀镍复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括：A)将氧化石墨烯分散在第一溶剂中，得到第一溶液；将镍盐分散在第二溶剂中，得到第二溶液；B)将基底浸渍在第一溶液中，得到氧化石墨烯包覆的基底；C)将氧化石墨烯包覆的基底浸渍第二溶液中，烘干，得到催化剂前驱体；D)将所述催化剂前驱体在还原剂的存在下还原，得到化学镀镍复合催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯在第一溶液中的浓度为1wt％～30wt％；所述第一溶液选自水、甲醇、乙醇、丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述镍盐分散在第二溶液中的浓度为0.1wt％～60wt％；所述第二溶液选自水、甲醇、乙醇、丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍和草酸镍中的一种或多种；所述基底选自三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、棉布，工程塑料、木材和金属制品中的一种或几种。6.根据权利要求3所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新波，黄小磊，朱云海，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22