基于双极性电化学效应的电沉积技术近年来成为制备特色电沉积层的有效方法。本文采用双极性电沉积法制备了铜基梯度镍电沉积层和海绵铜基梯度镍电沉积层,结合铜的优良导电性和镍的析氢催化性,可用做碱性电解水析氢阴极材料。使用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)检测沉积层的微观形貌和成分;采用电化学工作站的开路电位法测量基体/溶液界面过电位;通过电化学噪声法和小波分析研究了驱动电压对电沉积层形核的影响;运用阴极极化曲线法对电极进行电解催化性能的测试。实验结果表明铜/溶液界面过电位随着试样空间变化而变化;由于溶液的填充,海绵金属铜在双极性电沉积体系中分压变小,故测得的海绵铜/溶液界面过电位相比铜/溶液界面过电位低。SEM结果表明了金属镍电沉积层的微观结构呈梯度变化;当驱动电压5 V时,铜基镍电沉积层表面呈现堆叠层片-平整条纹-团聚颗粒状梯度结构;驱动电压为11 V时,铜基镍电沉积层表面为粗糙沟壑-花朵层片-突起褶皱状梯度结构,而海绵铜基镍电沉积层各位置依次呈现出花朵团簇-球状堆叠-分散层状的梯度结构。铜基镍电沉积层EDS线扫描结果和海绵铜基镍电沉积层EDS面扫描结果均表明金属镍电沉积层存在成份梯度。噪声信号结果分析表明,双极性电沉积过程由电化学极化控制,成核过程占主导,且提高驱动电压有利于Ni的形核。铜基梯度镍电沉积层和海绵铜基梯度镍电沉积层均表现为最优的析氢催化效果时的工艺条件为驱动电压11 V,沉积时间5min。双极性电沉积技术制备的梯度镍电沉积层作为碱性电解水制氢中的阴极材料,其催化性能比较(海绵)镍有明显的改善,也优于常规电沉积方法制备的镍电沉积层。Tafel斜率结果表明了海绵铜的低电阻率和沉积层镍的低析氢过电位的结合的确更有利于析氢性能的提升,梯度结构更有利于氢离子与电子的有效结合使氢离子在电极表面的吸附得到了改善。