一种导电金刚石复合电极的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电学领域，设及一种复合电极，具体来说是一种导电金刚石复合电极 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金刚石本身具有高电阻，是一种绝缘体。但是，经过特殊处理的金刚石，如渗棚等， 可W使金刚石的电阻位于高导电金属与半导体电阻之间，导电金刚石为化学性质非常稳定 的物质，对氧化的耐久性优良，导电金刚石具有优异的电化学性能，且稳定性好，所W导电 金刚石可W在电化学分析中替代常规的碳电极等常规电极，可W作为一些极端条件下的电 极。
[000引导电金刚石电极与常规电极相比，它具有较宽的电位窗口，近年来，导电性金刚石 作为水处理用及电分解用电极备受瞩目。利用导电金刚石电极的低背景电流，导电金刚石 电极可W用于检测出发生在电位窗口内的电化学反应。
[0004] 目前制备导电金刚石电极主要是通过诸如热丝化学气相沉积方法和微波等离子 体化学气相沉积的工艺形成在基板上。对于任何一种情况，用于导电金刚石膜的基板需要 在沉积环境的氨气气氛下经受约1000摄氏度的高溫，W保持导电金刚石膜在金属基体上 的良好结合力。上述方法制备的导电金刚石电极是金刚石膜，很难保证得到无孔质的金刚 石层。此外，由于在金刚石膜层产生裂缝时金属基板溶出到电解液，则会导致发生电极的劣 化。通常为了解决电极破裂问题，与碳电极相似，需要用儀涂覆与馈电汇流条的结合处。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种导电金刚石复合电极的制备 方法，所述的运种导电金刚石复合电极的制备方法解决了现有技术中的方法制备的导电金 刚石很难保证得到无孔质的金刚石层，而且容易发生电极劣化的技术问题， 本发明提供了一种导电金刚石复合电极的制备方法，包括W下步骤： 1) 一个导电金刚石的前处理步骤，将导电金刚石颗粒放入饱和化0H溶液中煮沸1-化 后，用蒸馈水冲洗导电金刚石至清洗液呈中性；然后将上述处理过的导电金刚石放入hn〇3 溶液中煮沸20-180min后，用蒸馈水冲洗导电金刚石至清洗液呈中性；将上述清洗后的导 电金刚石浸入锻液中保存待用；将上述保存在锻液的导电金刚石装入阳极袋中，并放入电 锻锻液中待用； 2) -个对导电基体进行前处理的步骤，先采用有机溶剂淹没导电基体并放入超声波清 洗仪中超声20min-180min;将上述导电基体取出放入盛有化学除油液的容器中，将容器放 入恒溫水浴锅中l-5h;取出上述导电基体，先用35~55°C热水反复冲洗，再用常溫蒸馈水反 复冲洗，保存至蒸馈水溶液中；将上述清洗后的导电基体用夹具固定好后浸入到50-200g/ L的HC1溶液中30-90S进行活化；W上述化学活化后的导电基体为阳极，铅板或铁板为阴 极，电解液是质量分数为1%-1〇%的HzSO冰溶液，电流密度为lA/dm2-l〇A/血2,进行电化学 活化，电化学活化时间为los-eos，电化学活化次数为1-4次；w上述电化学活化后的导电 基体为阴极，儀板为阳极进行预锻儀，电锻液为含NiS〇4·6Η20和HC1的混合溶液，电流密 度为1-lOA/dm2,时间为2-8min，预锻儀层的厚度控制在2-5微米； 3) -个复合电锻的步骤；将步骤（2)所得的预锻儀好的导电基体旋转插入步骤1)中装 在阳极袋里的导电金刚石中并作为阴极，儀板作为阳极进行上砂，电锻液为锻儀溶液，上砂 电流密度为0. 25-lAAlm2,埋砂复合电锻锻层厚度为导电金刚石粒径的20% ;将上述上砂好 的导电基体进行电化学锻儀加固或是化学锻儀加固，加固锻儀层厚度为导电金刚石粒径的 15%-30% ； 4) 一个制备导电金刚石包覆层的步骤，用高分子聚合物将金刚石复合电极完全包覆， 然后使有机高分子聚合物固化，将固化好的聚合物包覆的金刚石复合电极滚动打磨，在保 持聚合物层均匀覆盖基质金属层的前提下部分去除包覆层，至导电金刚石尖端裸露出自身 粒径的10%--30%，获得导电金刚石复合电极。
[0006] 进一步的，步骤3)中，所述的混合溶液中NiS〇4 ·6Η20的浓度为250g/L;所述的质 量百分浓度为38%肥1的浓度为120mL/L。
[0007] 进一步的，所述的导电金刚石颗粒的粒径控制在50微米W上。
[0008] 进一步的，步骤3)中的锻儀溶液由六水合硫酸儀、六水合氯化儀、棚酸、十二烷基 硫酸钢、糖精、下烘二醇组成，在所述的锻儀溶液中，六水合硫酸儀的浓度为250-300g/L， 六水合氯化儀的浓度为35-45g/l，棚酸的浓度为35-45g/l，十二烷基硫酸钢的浓度为 0. 05-lg/l，糖精的浓度为1-2g/l，下烘二醇的浓度为0. 3-0. 5g/L。
[0009] 进一步的，所述的导电基体为铸铁、钢、儀、铭、铜、银、锋、侣、铅、锡、导电塑料或者 上述金属的合金。
[0010] 进一步的，步骤3)中的所述的复合锻层基质金属为儀、铜、钻、铁、铭、银、金、锋、 儒、铅、锡、Ni-Co、Ni-Fe、Ni-Mn、化-Sn、Ni-P、Ni-B、Co-B、或者化-P等合金。
[0011] 进一步的，基质金属锻层的厚度控制为金刚石微粒粒径的30%。
[0012] 进一步的，所述的金刚石复合锻层制备方法采用埋砂法、扬沙法、悬浮法、镶嵌法。
[0013] 进一步的，金刚石复合颗粒在锻层中的面密度控制在50%--80%。
[0014] 进一步的，有机包覆层包括在抑值0~14范围内水溶液中稳定的高分子聚合物。
[0015] 进一步的，有机包覆层采用浸涂方法、刷涂方法、喷涂方法、电泳涂装方法、烙覆等 方法将有机包覆层将复合电极完整包覆。
[0016] 进一步的，包覆后的金刚石复合电极可W采用打磨方法、溶剂溶蚀方法、灼烧方法 等方法，部分去除包覆层，使金刚石颗粒外露。
[0017]进一步的，剩余的包覆层能完整覆盖基质金属锻层，剩余有机包覆层的厚度控制 在金刚石颗粒粒径的30%--40%。
[001引具体的，硝酸溶液的质量百分比浓度为10~30%。
[0019] 本发明采用复合电锻的方法将导电金刚石固体微粒均匀的埋嵌于基质金属上，再 用高分子聚合物将其包覆，并采用滚动打磨的方法使导电金刚石颗粒的尖端露出，运样就 制备出了金刚石复合电极。其结构包括：聚合物覆盖层，导电金刚石，复合锻层，导电基体。 该导电金刚石电极的结构简单，尺寸大小可任意控制，制备容易，复合锻层使得导电金刚石 不容易和导电基体剥离，可W防止金刚石层剥离引起的电极劣化。该导电的金刚石电极具 有高催化活性和耐腐蚀性，电化学窗口宽，可作为不同体系中理想的阳极材料。
[0020] 本发明采用复合电锻技术，提出一种采用导电金刚石复合电锻制备导电金刚石复 合电极的方法。该导电金刚石复合电极中，金刚石颗粒嵌入导电的基质金属层中形成复合 锻层。
[0021] 本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明采用导电金刚石复合锻法 将导电金刚石微粒固定至导电的基底上面从而制备导电金刚石电极。与热丝化学气相沉积 方法和微波等离子体化学气相沉积法相比，电锻制备导电金刚石电极具有工艺简单，时间 短，无基底尺寸限制等优点。
[0022]
【附图说明】
[0023] 图1为实施例1所制备的金刚石复合电极的扫描电镜图。
[0024] 图2为实施例1制备所得的复合电极在中性体系的C-V曲线图。
[0025]图3为实施例1制备所得的复合电极在碱性体系的C-V曲线图。
[0026] 图4为实施例1制备所得的复合电极在酸性体系的C-V曲线图。
【具体实施方式】
[0027] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
[0028] 实施例1 一种Ni-导电金刚石复合电极的制备方法，该电极有导电金刚砂（80- 90um)，不诱钢 针针体（1. 32mm)，Ni-复合锻层，PVDF有机包覆层。具体包括W下步骤： (1)、导电金刚石的前处理 将导电金刚石放入化0H溶液中煮沸化后，用蒸馈水冲洗导电金刚石，将上述碱液处理 好的导电金刚石放入HN03溶液中煮沸30min后，用蒸馈水冲洗导电金刚石至残留液中性； 将上述清洗后的导电金刚石浸入电锻儀锻液中待用。
[0029] 将上述浸入锻液的导电金刚石装入阳极袋中，保存在光亮电锻锻液中待用。
[0030] (2)、不诱钢导电基体的前处理： 不诱钢导电基体的前处理工序为：有机溶剂除油一化学除油一冲洗一化学活化一阳极 极化一预锻儀 有机溶剂除油：取适量丙酬淹没不诱钢导电基体并放入超声波清洗仪中超声30min;化学除油：将上述不诱钢导电基体取出放入盛有化学除油液的烧杯中，将烧杯放入恒 溫水浴锅中化，化学除油液配方及工艺条件如下： 化学除油配方及工艺条件：化0H:30g/l、胞2〇)3: 40g/l、化3Ρ04·12Η20 : 40g/l、洗涂