基于可控制备的纳米电极阵列强化硼掺杂金刚石海水电导率传感的机理研究

基本信息
批准号:41806112
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:郭风祥
学科分类:
依托单位:山东省科学院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:盖志刚,胡鼎,邱慧敏,刘寿生,胡祎萌
关键词:
海水电导率检测技术纳米电极阵列电化学传感器硼掺杂金刚石电极
结项摘要

Due to the high mechanical strength, low polarization effect and chemical stability, boron-doped diamond (BDD) is a potential sensing material in complicate ocean environment. However, the application of flat BDD in seawater conductivity sensing with high precision is suppressed by its low sensitivity. By increasing the surface area of the electrodes, the nanoelectrode array can effectively improve the intensity and sensitivity of the sensing signals. Based on the controllable fabrication of BDD nanoelectrode arrays with the methods of nanoparticles and plasma modification, this project intends to combine SEM and electrochemical analysis, such as cyclic voltammetry, AC square wave voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, to study the optimal design of surface arrays, diffusion mode and electric double layer properties. Through studying the seawater conductivity sensing signals of BDD with different surface structure and the inner optimization mechanism, this project will establish the sensing model of BDD semiconductor and seawater interface, and reveal the inner relationship among BDD surface array structure, electric double layer properties and seawater conductivity sensing characteristics, to clear the key factors influencing the BDD seawater conductivity sensing performances. This project is to clarify the optimization mechanism of BDD nanoelectrode arrays in seawater conductivity sensing, and to provide experimental and theoretical basis for the design principles of BDD electrode for seawater conductivity sensing.

硼掺杂金刚石(BDD)是一种适用于复杂海洋环境的传感电极材料,具有机械强度高、极化效应低、化学性质稳定等优点。平面BDD传感灵敏度低,难以满足海水电导率传感的需要。通过增大电极表面积,纳米电极阵列结构可有效提高传感信号强度与灵敏度。本项目拟基于纳米颗粒修饰与等离子清洗的BDD纳米阵列结构的可控制备,通过SEM手段,结合循环伏安、交流方波伏安与阻抗谱等电化学分析方法,从电极表面阵列结构设计、扩散模式与双电层性质等角度,研究不同表面结构BDD的海水电导率传感信号及表面阵列结构对BDD电导率传感特性的优化机理,确立半导体BDD电极-海水界面的传感模型,揭示BDD电极表面结构–双电层性质–海水电导率传感特性三者之间的内在联系,明确影响BDD海水电导率传感性能的核心因子。本项目旨在阐明纳米电极阵列对BDD海水电导率传感的优化机理,为BDD海水电导率传感电极设计原则的提出提供实验基础和理论依据。

项目摘要

硼掺杂金刚石(BDD)是一种适用于复杂海洋环境的传感电极材料,具有机械强度高、极化效应低、化学性质稳定等优点。平面BDD传感灵敏度低,难以满足海水电导率传感的需要。通过增大电极表面积,纳米电极阵列结构可有效提高传感信号强度与灵敏度。本项目拟基于纳米颗粒修饰与等离子清洗的BDD纳米阵列结构的可控制备,通过SEM手段,结合循环伏安、交流方波伏安与阻抗谱等电化学分析方法,从电极表面阵列结构设计、扩散模式与双电层性质等角度,研究不同表面结构BDD的海水电导率传感信号及表面阵列结构对BDD电导率传感特性的优化机理,确立半导体BDD电极-海水界面的传感模型,揭示BDD电极表面结构–双电层性质–海水电导率传感特性三者之间的内在联系,明确影响BDD海水电导率传感性能的核心因子。本项目旨在阐明纳米电极阵列对BDD海水电导率传感的优化机理,为BDD海水电导率传感电极设计原则的提出提供实验基础和理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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