原位反应纳米金刚石涂层多孔电极制备及性能研究

金刚石涂层多孔电极在电化学等领域有重要的应用前景。本项目以成型多孔活性炭为基体，首次提出在无外界碳源下，采用原位反应法制备CVD纳米金刚石涂层多孔电极并研究涂层电极的电学和电化学特性。在氢等离子体作用下，将成型活性炭孔结构表面高活性的微晶碳原位反应生成致密包覆的纳米金刚石涂层；原位反应时通过掺硼及反应气氛和参数控制实现硼掺杂和表面涂层组成与结构优化。.研究重点：1.制备不同孔尺寸和孔结构的成型活性炭，研究成型活性炭孔隙率、孔结构、原位反应条件、掺硼量等对纳米金刚石涂层的生长、表面形貌、相结构及其物理性能的影响，阐明成型活性炭表面碳原子的反应转化机制及气氛和实验条件对纳米金刚石转化的影响。.2. 纳米金刚石涂层多孔电极制备以及金刚石涂层的组成与结构对其电学、电化学性能的影响。可以预计，这种比表面积大、催化性能优良、无次生污染、低成本制备技术的纳米金刚石涂层多孔电极将在环境治理中发挥重大作用。

金刚石薄膜电极具有诸多优势，因此，金刚石薄膜电极在生物传感器、电化学监测器、腐蚀环境中分析溶液里微量金属离子、强氧化剂的制备、电化学处理废水等领域中都具有非常广泛的前景。然而，目前金刚石薄膜电极多采用CVD法在硅衬底上制备金刚石涂层，该方法工艺复杂并且制备成本很高。本项目以成型多孔活性炭为基体，采用原位反应法制备CVD纳米金刚石涂层多孔电极并研究涂层电极的特征及其电化学特性。在本项目（No.51072113 ）的资助下，课题组成员开展了以下工作：(1)本项目通过采用生物质衍生碳质中间相作为高分子前驱体，与金刚石微粉混合，经烘干、气氛热处理、浸渍、气氛热处理（或重复此步骤）成功制备具有一定强度的多孔碳复合材料基体，研究不同工艺对多孔碳复合材料特征的影响。(2)以成型的多孔活性碳复合材料为基体，采用CVD原位法制备纳米金刚石涂层多孔电极，研究不同条件下表面金刚石涂层的生长特征与规律，重点研究了孔结构、反应条件等因素对金刚石涂层的表面形貌、成分与组成以及性能的影响，掌握在多孔碳复合材料基体上采用原位法制备金刚石涂层多孔电极特征。(3)采用采用循环伏安法及交流阻抗法研究了金刚石涂层多孔电极的电化学性质，分析不同相结构与表面形貌对电化学行为的影响；与其它电极材料相比（石墨及Pt电极），金刚石电极的背景电流低，具有宽的电势窗口；在铁氰化钾电解液中，金刚石电极表面在反应过程中始终保持良好的活性，在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性；将电极用于模拟印染废水处理，取得较好效果。