[發明專利]一種導電金剛石復合電極的制備方法

有效

• 申請號: 201510829306.2
• 申請日: 2015-11-25
• 公開（公告）號: CN105369327B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 張全生;張偉;尹佳佳;張建輝;雷天輝;馬可;黃海軍;賈李李;張道明;張立恒;霍孟飛;任楨
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00;C25D3/12
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明屬于電學領域，涉及一種復合電極，具體來說是一種導電金剛石復合電極的制備方法。

背景技術

金剛石本身具有高電阻，是一種絕緣體。但是，經過特殊處理的金剛石，如摻硼等，可以使金剛石的電阻位于高導電金屬與半導體電阻之間，導電金剛石為化學性質非常穩定的物質，對氧化的耐久性優良，導電金剛石具有優異的電化學性能，且穩定性好，所以導電金剛石可以在電化學分析中替代常規的碳電極等常規電極，可以作為一些極端條件下的電極。

導電金剛石電極與常規電極相比，它具有較寬的電位窗口，近年來，導電性金剛石作為水處理用及電分解用電極備受矚目。利用導電金剛石電極的低背景電流，導電金剛石電極可以用于檢測出發生在電位窗口內的電化學反應。

目前制備導電金剛石電極主要是通過諸如熱絲化學氣相沉積方法和微波等離子體化學氣相沉積的工藝形成在基板上。對于任何一種情況，用于導電金剛石膜的基板需要在沉積環境的氫氣氣氛下經受約1000 攝氏度的高溫，以保持導電金剛石膜在金屬基體上的良好結合力。上述方法制備的導電金剛石電極是金剛石膜，很難保證得到無孔質的金剛石層。此外，由于在金剛石膜層產生裂縫時金屬基板溶出到電解液，則會導致發生電極的劣化。通常為了解決電極破裂問題，與碳電極相似，需要用鎳涂覆與饋電匯流條的結合處。

發明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種導電金剛石復合電極的制備方法，所述的這種導電金剛石復合電極的制備方法解決了現有技術中的方法制備的導電金剛石很難保證得到無孔質的金剛石層，而且容易發生電極劣化的技術問題，

本發明提供了一種導電金剛石復合電極的制備方法，包括以下步驟：

1)一個導電金剛石的前處理步驟，將導電金剛石顆粒放入飽和NaOH溶液中煮沸1-3h后，用蒸餾水沖洗導電金剛石至清洗液呈中性；然后將上述處理過的導電金剛石放入HNO₃溶液中煮沸20-180min后，用蒸餾水沖洗導電金剛石至清洗液呈中性；將上述清洗后的導電金剛石浸入鍍液中保存待用；將上述保存在鍍液的導電金剛石裝入陽極袋中，并放入電鍍鍍液中待用；

2)一個對導電基體進行前處理的步驟，先采用有機溶劑淹沒導電基體并放入超聲波清洗儀中超聲20min-180min；將上述導電基體取出放入盛有化學除油液的容器中，將容器放入恒溫水浴鍋中1-5h；取出上述導電基體，先用35~55℃熱水反復沖洗，再用常溫蒸餾水反復沖洗，保存至蒸餾水溶液中；將上述清洗后的導電基體用夾具固定好后浸入到50-200g/L的HCl溶液中30-90s進行活化；以上述化學活化后的導電基體為陽極，鉛板或鈦板為陰極，電解液是質量分數為1%-10%的H₂SO₄水溶液，電流密度為1A/dm²-10A/dm²，進行電化學活化，電化學活化時間為10s-60s，電化學活化次數為1-4次；以上述電化學活化后的導電基體為陰極，鎳板為陽極進行預鍍鎳，電鍍液為含NiSO₄ ?6H₂O和 HCl的混合溶液，電流密度為1-10A/dm²，時間為2-8min，預鍍鎳層的厚度控制在2-5微米；

3)一個復合電鍍的步驟；將步驟（2）所得的預鍍鎳好的導電基體旋轉插入步驟1）中裝在陽極袋里的導電金剛石中并作為陰極，鎳板作為陽極進行上砂，電鍍液為鍍鎳溶液，上砂電流密度為0.25-1A/dm²，埋砂復合電鍍鍍層厚度為導電金剛石粒徑的20%；將上述上砂好的導電基體進行電化學鍍鎳加固或是化學鍍鎳加固，加固鍍鎳層厚度為導電金剛石粒徑的15%-30%；

4)一個制備導電金剛石包覆層的步驟，用高分子聚合物將金剛石復合電極完全包覆，然后使有機高分子聚合物固化，將固化好的聚合物包覆的金剛石復合電極滾動打磨，在保持聚合物層均勻覆蓋基質金屬層的前提下部分去除包覆層，至導電金剛石尖端裸露出自身粒徑的10%--30%，獲得導電金剛石復合電極。

進一步的，步驟3）中，所述的混合溶液中NiSO₄ ?6H₂O的濃度為250g/L；所述的質量百分濃度為38%HCl的濃度為120mL/L。

進一步的，所述的導電金剛石顆粒的粒徑控制在50微米以上。