高温刻蚀硼掺杂金刚石电极材料的形貌与电化学性能

发布时间：2025-05-20 05:52

　　 采用热丝化学气相沉积法在硅表面制备硼掺杂金刚石电极薄膜,在800℃热处理氧化刻蚀后,得到表面具有不规则孔隙结构的多孔硼掺杂金刚石薄膜电极,研究热处理刻蚀时间对电极表面形貌及材料内sp³相碳与sp²相碳的比例（sp³/sp²）的影响。结果表明,热处理的最佳时间为30min,热处理后电极的电化学活性面积是未经热处理电极的2.14倍。用硼掺杂金刚石电极对以活性蓝19作为目标有机物废水进行降解,经过热处理的电极对活性蓝19色度移除率是未经热处理电极的2.43倍,废水中的化学需氧量移除率是未经热处理电极的1.89倍,且达到相同化学需氧量移除率的能耗低于未处理电极的能耗。该刻蚀技术未造成硼掺杂金刚石电极表面污染,适用于大面积刻蚀以提高电极比表面积,在水处理领域具有广阔的应用前景。

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【部分图文】：

图1 热处理不同时间的BDD电极SEM形貌

图2所示为BDD电极的拉曼光谱与XRD谱。从图2(a)看出，4种BDD电极均在500和1200cm-1附近出现2个明显的峰，这是由于硼掺杂导致金刚石的局部形成无序结构[11]，证实硼原子已掺入到金刚石晶格中。1332cm-1处的峰是典型的sp3相金刚石特征峰，1580....

图2 BDD电极的拉曼光谱与XRD谱

图1热处理不同时间的BDD电极SEM形貌从图2(b)可知，未经高温处理的BDD电极和高温热处理30min的电极，均在2θ=43.8°，76°和92°处出现明显的金刚石(111)、(220)和(311)晶面衍射峰，其中(111)晶面衍射峰的强度最高，这表明所制备的BDD电极材料....

图3 BDD电极的亲水性测试

图3所示为BDD电极的亲水性测试。未经热处理的BDD电极的常温水润湿角为70.43°，经高温氧化45min后的BDD电极，润湿角减小至37.74°，亲水性提升。根据文献报道[10]，高温氧化处理可选择性刻蚀去除金刚石膜中部分特定晶面的金刚石相和非金刚石相，电极以表面张力较大的s....

图4 BDD电极电化学性能

图4所示为BDD电极的电化学性能。图4(a)和图4(b)所示分别为经过30min高温热处理和未高温处理的BDD电极在20～200mV/s扫速下的CV曲线。以扫描速率的平方根(ν1/2)为横坐标，峰电流(IPA,IPC)为纵坐标得到线性拟合曲线，如图4(c)和(d)所示，可见峰....

本文编号：4046950