不同氧化程度的掺硼金刚石膜电极的电化学性能及电荷转移速率研究

于鹏 邢璇 王婷



不同氧化程度的掺硼金刚石膜电极的电化学性能及电荷转移速率研究

于鹏1,2邢璇3王婷2,†

1. 北京大学深圳研究生院环境与能源学院, 深圳 518055; 2. 北京大学环境工程系, 水沙科学教育部重点实验室, 北京 100871; 3. 中央民族大学生命与环境学院, 北京 100081; † 通信作者, E-mail: wang_ting@pku.edu.cn

通过阳极电化学氧化法, 制备不同氧化程度的掺硼金刚石膜(BDD)电极, 并对其进行表征。分别采用循环伏安法和 Mott-Schottky 曲线, 研究不同氧化程度的 BDD 电极的电化学性质和电荷转移速率。扫描电子显微镜和拉曼光谱分析表明, 氧化后的 BDD 电极形貌和晶型结构几乎未发生变化, 但 EDX 能谱分析发现BDD表面氧含量明显增加。循环伏安法和 Mott-Schottky 曲线阳极电流法研究发现, 电荷转移速率随氧化程度的增大而逐渐增大。接触角实验进一步证实, 随着 BDD 电极氧化程度的增加, 接触角减小, 电极表面亲水性逐渐增大, 因此以阳极电流方式表示的电荷转移速率增大。然而, Mott-Schottky 曲线以氧化还原电位差方式表示的电荷转移速率随氧化程度的增大, 先增大, 后减小, 这是由于在不同的氧化时间下, 表面基团的种类及其各成分在总含氧量中所占比例不同, 因此产生的电荷转移速率也不相同。

掺硼金刚石膜; 氧化程度; 电荷转移速率; 平带电压

掺硼金刚石膜(boron doped diamond, BDD)电极作为一种半导体材料, 在通过电化学手段矿化含氮杂环化合物[1]、邻苯二甲酸酯[2]等有机物方面, 具有较宽的电势窗口、较高的析氧电位、低背景电流等优点, 在难降解有机废水处理方面应用前景广阔[3]。……