一种锌锑电镀液及其制备方法

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1.本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种锌锑电镀液和锌锑合金的制备方法，属能源材料和材料腐蚀领域。

背景技术：

2.电镀具有工艺简单，成本低，易操作和规模化应用等优点，在生活中的应用十分广泛。电镀单金属已远不能满足现代化对功能材料的需求。因此，电镀多元合金在近年来的迅速发展，种类繁多，材料性能优异，目前已经广泛应用于磁性行业、能源领域等。锑的理论容量高达660mah/g,远高于目前的商业化碳材料，锑及锌锑合金是一类前景非常好的能源材料。同时，锌锑合金是一种中温型热电材料和耐腐蚀材料。目前，制备锌锑合金的方法主要有熔炼、机械合金化和磁控溅射等，而这些制备方法具有所需设备贵、成本高、操作条件复杂、生产环境要求高、不易规模化生产应用等缺点。如熔炼法制备zn4sb3时，由于存在制备过程中锌元素挥发，使得难以控制材料的相结构和形貌。机械合金化法制备的zn-sb合金则存在颗粒组成和颗粒度不均，表面易氧化等缺陷。磁控溅射法制备的锌锑薄膜不均匀。电沉积方法制备锌锑合金时，可通过改变电解液、基底、酸碱度、电流密度和电压等参数的控制来改变薄膜的组成和围观结构。与磁控溅射、熔炼等方法相比，电沉积法具有设备简单、制备工艺简单、易规模化生产，操作条件不高，因此成本低。正因为如此，电沉积法很受重视，如yamamoto h等在乙烯基乙二醇有机溶剂重难电沉积得到锌锑合金薄膜。电沉积时使用有机溶剂，会造成一定的环境污染，且操作过程复杂。

技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种锌锑电镀液和锌锑合金的制备方法。该电镀液不含腐蚀性物质、安全环保，化学稳定性高，制备工艺简单可控，且稳定性好。该方法沉积的锌锑合金结构稳定，分布均匀，不易脱落，储钠比容量高。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种锌锑电镀液，所述电镀液包括以下质量浓度的组分：硼酸20-80g/l、次亚磷酸钠10-80g/l、络合剂10-80g/l、锌盐1-20g/l、锑盐1-15g/l，余量为去离子水。一种锌锑合金，采用阶跃电位的沉积方法制备。
5.其中，主盐为锌盐和锑盐，硼酸为缓冲剂，次亚磷酸钠作为导电剂，络合剂用于络合金属离子和分离金属。根据各配方作用，通过实验获得了这个适当的离子配比配方。
6.优选的，所述电镀液包括以下质量浓度的组分：硼酸40g/l、次亚磷酸钠40g/l、络合剂60g/l、锌盐1g/l、锑盐10g/l，余量为去离子水。
7.优选的，所述锌盐为硫酸盐或者氯化盐。
8.优选的，所述锑盐为酒石酸锑钾或者氯化锑。
9.优选的，所述络合剂为甘氨酸、乙酸铵或柠檬酸。
10.优选的，所述电镀液的ph值为0.5-3.0。
11.优选的，所述电镀液的工作温度为10-50℃。
12.优选的，所述的沉积电位为-1.5v至-3.5v，沉积时间为80s。
13.一种镍锑电镀液的制备方法，包括以下步骤：(1)向去离子水中加入硼酸20-80g、次亚磷酸钠10-80g、络合剂10-80g，搅拌溶解制成混合液；(2)用酸调节混合液的ph为1.0-3.0；(3)向上述混合液中加入锌盐1-20g，锑盐1-10g,搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1l，调节混合液ph为0.5-3.0，得到锌锑电镀液。
14.优选的，步骤(2)所述的酸为盐酸或者硫酸。
15.本发明与现有技术(zl2019100079694一种锑电镀液及其制备方法和zl2019100079904一种镍锑电镀液及其制备方法)相比，有益效果是：利用此方法获得更均匀有孔的锌锑镀层，形貌可控，其储钠比容量高，循环性能和倍率性能均更优。此外，电镀液的稳定性也很好。
附图说明
16.图1是实施例1制备的锌锑合金的sem图；
17.图2是实施例2制备的锌锑合金的sem图；
18.图3是实施例3制备的锌锑合金的sem图；
19.图4是实施例4制备的锌锑合金的sem图；
20.图5是实施例4制备的锌锑合金的eds图；
21.图6是实施例4制备的锌锑合金的电化学性能图；
22.图7是对比例1制备的锌锑合金的电化学性能图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
24.如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
25.实施例1：一种锌锑电镀液的制备方法如下：在去离子水中加入硼酸40g、次亚磷酸钠40g、络合剂(乙酸铵)60g，搅拌溶解制成混合液，用hcl调节ph＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾15g,氯化锌8g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1l，调节ph为1.5，得到锌锑电镀液。在-1.5v和0v进行阶跃沉积，沉积80s，制备锌锑合金。
26.实施例2：一种锌锑电镀液的制备方法如下：在去离子水中加入硼酸40g、次亚磷酸钠40g、络合剂(乙酸铵)60g，搅拌溶解制成混合液，用hcl调节ph＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾15g,氯化锌8g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1l，调节ph为1.5，得到锌锑电镀液。在-2.5v和0v进行阶跃沉积，沉积80s，制备锌锑合金。
27.实施例3：一种锌锑电镀液的制备方法如下：在去离子水中加入硼酸40g、次亚磷酸钠40g、络合剂(乙酸铵)60g，搅拌溶解制成混合液，用hcl调节ph＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾15g,氯化锌8g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1l，调节ph为1.5，得到锌锑电镀液。在-3.0v和0v进行阶跃沉积，沉积80s，制备锌锑合金。
28.实施例4：一种锌锑电镀液的制备方法如下：在去离子水中加入硼酸40g、次亚磷酸钠40g、络合剂(乙酸铵)60g，搅拌溶解制成混合液，用hcl调节ph＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾15g,氯化锌8g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1l，调节ph为1.5，得到锌锑电镀液。在-3.5和0v进行阶跃沉积，沉积80s，制备锌锑合金。
29.对比例1：一种锌锑电镀液的制备方法如下：在去离子水中加入硼酸40g、次亚磷酸钠40g、络合剂(乙酸铵)60g，搅拌溶解制成混合液，用hcl调节ph＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾15g,氯化锌8g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1l，调节ph为1.5，得到锌锑电镀液。在-5.0和0v进行阶跃沉积，沉积80s，制备锌锑合金。
30.对比例2：一种锌锑合金的制备方法如下：在对比例2的锌锑电镀液中选择与实施例4相同的组分，直接选择沉积电压为-3.0v，沉积80s，制备锌锑合金。
31.采用电化学性能测试对实施例1-4和实施例1-2得到的镀层的测试结果如下表：项目实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2储钠容量/(mahg-1
)289295304356312260通过上表可以看出使用本发明的电镀液得到的锌锑镀层作为钠离子电池负极材料，其比容量高，循环性能和倍率性能优异，表现出好的电化学性能。
32.本发明不仅限于阶跃电位方法，还包括其他可能的方法实施锌锑合金电沉积。

技术特征：

1.一种锌锑电镀液，其特征在于，所述电镀液包括以下质量浓度的组分：硼酸20-80g/l、次亚磷酸钠10-80g/l、络合剂10-80g/l、锌盐1-20g/l、锑盐1-15g/l，余量为去离子水。2.根据权利要求1所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述电镀液包括以下质量浓度的组分：硼酸40g/l、次亚磷酸钠40g/l、络合剂60g/l、镍盐10g/l、锑盐4g/l，余量为去离子水。3.根据权利要求1或2所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述锌盐为硫酸盐或者氯化盐。4.根据权利要求1或2所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述锑盐为酒石酸锑钾或者氯化锑。5.根据权利要求1或2所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述络合剂为甘氨酸、乙酸氨或柠檬酸。6.根据权利要求1或2所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述电镀液的ph值为0.5-3.0。7.根据权利要求1或2所述的一种锌锑电镀液，其特征在于，所述电镀液的工作温度为10-50℃。8.根据权利要求1所述的一种锌锑电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向去离子水中加入硼酸20-80g、次亚磷酸钠10-80g、络合剂10-80g，搅拌溶解制成混合液；(2)用酸调节混合液的ph为1.0-3.0；(3)向上述混合液中加入锌盐1-20g,锑盐1-10g,搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1l，调节混合液ph为0.5-3.0，得到锌锑电镀液。9.根据权利要求8所述的一种锌锑电镀液的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的酸为盐酸或者硫酸。10.根据权利要求8所述的一种锌锑电镀液的方法，其特征在于，所用的沉积方法是阶跃电位法，电位为-0.5v至-4.0v，沉积时间为80s。

技术总结

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种锌锑电镀液的制备方法，采用阶跃电位的方法制备锌锑合金。所述电镀液包括以下质量浓度的组分：硼酸20-80g/L、次亚磷酸钠10-80g/L、络合剂10-80g/L、锌盐1-20g/L、锑盐1-15g/L，余量为去离子水。该电镀液的稳定性好，且使用该电镀液电镀得到的锌锑镀层外观呈黑、表面平整且均匀，镀层与基体的结合力好不易脱落，作为钠电池的阳极材料时储钠比容量高。池的阳极材料时储钠比容量高。池的阳极材料时储钠比容量高。