CVD金刚石涂层电极气体法掺硼工艺研究

摘要

掺硼导电金刚石（boron doped diamond，简称BDD）电极因其优异的物理化学稳定性、低背景电流以及很宽的电势窗口，在重度废水及高品质日用水处理领域均具有广阔的应用前景。目前，我国在金刚石电极研究方面主要集中于固液态掺硼法，电极的性能还有待提高。本文对国外使用较多的气体掺硼方式开展工艺研究，对制备的电极在物理和电化学性能方面进行分析，初步优化了工艺条件。
　　本文完成的主要工作以及取得的成果如下：
　　1.在热丝化学气相沉积（HFCVD）系统中采用气体法成功地制备出掺硼金刚石电极。实验研究了温度、气压、碳源浓度以及掺硼浓度等对电极性能的影响。
　　2.设计全新的双面沉积方式，通过有限元分析比较了单双面电极的应力差异，并且通过实验分析比较了掺硼浓度对电极涂层应力的影响。通过摩擦磨损实验，评价了预处理方式、电极衬底等对电极膜基结合性能的影响。
　　3.采用四探针方法对所制备电极的电阻率进行了分析，发现电阻率最低可达1×10-3Ω·cm，表明气体掺硼法具有很好的掺杂效率。采用循环伏安法研究了电极的电化学性能，分析了不同掺硼浓度电极的电化学窗口、背景电流、峰值电流、电极可逆性以及稳定性等。在对酸性苯酚溶液催化氧化试验中于电压约1.8V处出现一个峰值，表明所制备电极对有机物具有明显的降解效果。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2金刚石简介

1.3掺硼电极制备的研究现状和应用现状

1.4本文的主要研究内容

第二章 掺硼金刚石电极的制备

2.1实验设备与方法

2.2实验步骤

2.3实验结果与分析

2.4双面方式沉积时金刚石涂层的生长速度

2.5网状电极制备的初步尝试

2.6本章小结

第三章 掺硼金刚石电极应力与膜基结合性能研究

3.1 掺硼金刚石电极残余应力分析

3.2 掺硼金刚石电极膜基结合性能研究

3.3本章小结

第四章 掺硼金刚石电极的电化学性能

4.1 掺硼金刚石电极的电阻率研究

4.2循环伏安法测试电极

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文