掺硼金刚石膜的电化学应用

    2019-07-09 11:17:17 次阅读

    掺硼金刚石膜(BDD)是一种新型碳基电极材料,具有良好的导电性,电势窗宽,背景电流低,吸附低,抗污染,同时具有很高的化学稳定性(常温下不与任何酸碱介质反应),不易结垢,电化学响应在很长的时间内保持稳定,是极为优异的电化学电极材料,拥有广泛的应用前景。

    一、污水处理

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    在电化学方面,BDD膜电极在水溶液和非水溶液电解质中均具有很宽的电位窗口,BDD膜电极在电化学反应中,电流密度高,具有极低的背景电流值和很好的化学惰性,表面不易钝化,抗污染能力和抗中毒能力强,在高强度环境中显示了较长的使用寿命。在电化学处理有机废水中,通过对比石墨电极、贵金属电极和金属电极等不同电极,BDD膜电极具有最好的氧化能力,最强的抗腐蚀性与抗污染能力,最宽的电位窗口和最高的电流密度。

    二、微量有机化合物成分的探测

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    BDD膜电极表面惰性化和宽化学势窗口的特征,使其成为用简单的电流测定来确定有机化合物成分的优质电极材料,金刚石电极在微量化合物成分探测方面表现出很高的灵敏性和可重复性。利用流动注入电解分析技术,通过高硼掺杂金刚石膜电极在水介质中的电流测定,成功地实现了对微量成分的探测。金刚石电极还可对DNA进行探测,并能在ppb范围探测重金属离子、叠氮化物等。

    三、电流型生物传感器

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    作为电流型生物传感器的基底材料要求:表面的平整和均匀性、表面性质的可控性、热和化学的稳定性、固定生物分子的能力、优异的电化学性质以及生物兼容性等。BDD膜电极具有优越于其他常规电极的性能,满足以上条件,有望成为理想的新一代电流型生物传感器的基底材料。

    作为电极材料,BDD从绝缘体掺杂后变为半导体,在较高阳极电位下进行活化以去除电极表面的污染,不需要通过研磨和抛光等处理来实现电极活性的再生,能有效克服电极表面因降解中间产物吸附而产生的钝化现象,使用寿命长。BDD膜电极在水介质或非水介质中电势窗口高达3V以上,高于几乎所有有机物的反应电势。此外,BDD膜电极具有较低而稳定的背景电流,比刚抛光过的玻碳电极低一个数量级,因此产生相同氧化还原电流所需的电压小,能耗低的特性使其成为最好的第三代BDD电极。

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