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掺硼多晶金刚石膜电极的电化学研究

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陈朋1,满卫东1,2,吕继磊1,朱金凤1,董维1,汪建华1,2(1.武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北武汉430074;2.武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉430074)
摘要:通过MPCVD法在高掺杂硅衬底上生长掺硼金刚石膜(BDD),并用四探针,扫描电镜,激光拉曼,电化学工作站对其进行了检测,发现所制备的掺硼金刚石膜电导率达10-2Ψ·cm,同时发现金刚石膜质量因硼原子的掺入而有所下降,采用循环伏安法研究其电化学性质,结果表明,与Pt电极相比(1.8V和-1×10-3~3×10-4A),BDD具有很宽的电化学窗口(~3.2V),较低的背景电流(-3×10-6~2×10-6A),在铁氰化钾电解液中,表面所进行的电化学反应具有较好的准可逆性,在对有机物苯酚的催化氧化检测中发现:与Pt电极相比,BDD电极氧化能力强,且氧化产物简单、彻底,因此可以作为一种理想的电极材料.关键词:化学气相沉积;掺硼金刚石膜;电化学;循环伏安法中图分类号:O472;O646文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1674-2869.2010.12.017


1楼2021-01-11 23:47回复
    0引言金刚石具有许多优异的性能,金刚石一般情况下是良好的绝缘体,室温下电阻率达1016Ψ·cm,对其进行掺杂可成为半导体材料,可用于制作高温、高频、高功率等器件[1].随着硼含量的增加,金刚石膜由绝缘体变为半导体、导体,甚至出现超导性质[2-3].重掺杂金刚石膜具有良好的导电性,电阻率可达10-2Ψ·cm,完全可以用作电极材料,金刚石具有低的背景电流,高的信号背景比和信号噪音比;抗腐蚀性强,几乎能耐所有的强酸强碱的腐蚀;表面不易产生吸附,是一种清洁的电极材料[4-5].基于这些特性,在电解处理有机污水处理领域[6-10],金刚石完全可以成为新一代高效节能环保的电极材料.但是也存在较多的影响因素:不同制备方法对掺硼金刚石膜质量和性能的影响;不同的生长及掺杂工艺对掺硼金刚石膜的电化学的影响;不同导电性的基底材料对金刚石膜使用寿命及电化学性能的影响等.本文采用大功率(5kW)微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统在高电导率的硅基底上制备掺硼金刚石膜,并且经氢等离子体退火处理后做成电极,对电极的表面形貌、金刚石质量及电化学性能进行了测试,并以Pt电极做对比测试了对苯酚有机物在电极上的电


    2楼2021-01-11 23:47
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      实验部分1.1金刚石膜电极的制备实验中采用大功率(5kW)微波等离子体化学气相沉积系统[11](MPCVD)在硅片上生长掺硼金刚石来制备金刚石膜电极.选择高掺杂硅基片,硼烷为硼掺杂源.用金刚石研磨膏对硅基片进行划痕处理,并用丙酮清洗后放入真空反应室中.为了提高金刚石膜的导电性能,在形核和生长过程中均通入一定流量的硼烷(硼烷浓度:被氢气稀释为1/1000),生长条件如表1.实验过程中掺硼金刚石膜的平均沉积速率达0.6μm/h左右.1.2金刚石膜电极的电化学性质测定实验采用三电极电化学测量体系,BDD电极为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,在电化学测试系统上进行循环伏安测试研究,实验中所配制的溶液全部使用去离子水配制.以1mol/L的H2SO4溶液为介质,扫描电压范围为-2V~3V,扫描速率为50mV/s.a.以1mol/LH2SO4溶液为介质测试金刚石膜电极及Pt电极的电势窗口和背景电流;


      3楼2021-01-11 23:47
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        V+15556911922


        来自Android客户端4楼2021-01-20 09:26
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