CN111254434B - 一种掺硼金刚石电极及其制备方法 - Google Patents

一种掺硼金刚石电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掺硼金刚石电极及其制备方法，包括基板，所述基板的顶部与底部均固定连接有纵向二氧化钛条，并且两个纵向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有硼掺杂金刚石层，两个所述硼掺杂金刚石层相背离的一侧均固定连接有横向二氧化钛条，两个所述横向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有金掺杂金刚石层，本发明涉及电极制备技术领域。该掺硼金刚石电极及其制备方法，在电极内设置导电丝，进一步提高导电效果，提高电量转移率，降低电能的损耗，并且在基板与硼掺杂金刚石层之间及硼掺杂金刚石层与金掺杂金刚石层之间设置二氧化钛层，充分利用自然光能量，高效光催化反应，是一种电阻较低的电极材料，实用性较高。

Description

一种掺硼金刚石电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及电极制备技术领域，具体为一种掺硼金刚石电极及其制备方法。
背景技术
电极指电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端，输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极，电极有各种类型，如阴极、阳极、焊接电极、电炉电极等，在电池中电极一般指与电解质溶液发生氧化还原反应的位置，电极有正负之分，一般正极为阴极，获得电子，发生还原反应，负极则为阳极，失去电子发生氧化反应，电极可以是金属或非金属，只要能够与电解质溶液交换电子，即成为电极。
现有的电极导电性较差，使用过程中，由于电阻较大，导致电能损耗较高，从而降低电能的利用率，实用性较低。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种掺硼金刚石电极及其制备方法，解决了电阻较大，电能损耗较高，实用性较低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种掺硼金刚石电极，包括基板，所述基板的顶部与底部均固定连接有纵向二氧化钛条，并且两个纵向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有硼掺杂金刚石层，两个所述硼掺杂金刚石层相背离的一侧均固定连接有横向二氧化钛条，两个所述横向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有金掺杂金刚石层，所述基板的顶部与底部均固定连接有导电丝，所述导电丝远离基板的一端依次贯穿纵向二氧化钛条、硼掺杂金刚石层、横向二氧化钛条和金掺杂金刚石层并延伸至金掺杂金刚石层的内部。
优选的，所述纵向二氧化钛条横向均匀排列在基板和硼掺杂金刚石层相对的一侧之间，所述横向二氧化钛条纵向均匀排列在硼掺杂金刚石层和金掺杂金刚石层相对的一侧之间。
优选的，所述基板为铜板，并且基板的厚度为5-10μm，所述导电丝为金丝，并且导电丝的直径为0.5-1μm。
本发明还公开了一种掺硼金刚石电极的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、选取合格基板，将该基板置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板表面打孔，插入导电丝；
S2、利用磁控溅射装置，在基板的表面沉积钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的纵向二氧化钛条；
S3、对纵向二氧化钛条的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层硼掺杂金刚石层；
S4、在金掺杂金刚石层的表面溅射一层钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的横向二氧化钛条；
S5、对横向二氧化钛条进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条之间填充填料，然后在横向二氧化钛条的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层金掺杂金刚石层；
S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出。
优选的，所述步骤S3和步骤S5中的填料为耐高温合金材料，并且填料的表面喷涂有油膜。
优选的，所述步骤S2中纵向二氧化钛条的厚度为1-3μm，所述步骤S4中横向二氧化钛条的厚度为1-3μm。
优选的，所述步骤S3中的硼掺杂金刚石层的厚度为2-6μm，所述步骤S5中的金掺杂金刚石层的厚度为2-6μm。
有益效果
本发明提供了一种掺硼金刚石电极及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该掺硼金刚石电极及其制备方法，通过基板的顶部与底部均固定连接有纵向二氧化钛条，并且两个纵向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有硼掺杂金刚石层，两个硼掺杂金刚石层相背离的一侧均固定连接有横向二氧化钛条，两个横向二氧化钛条相背离的一侧均固定连接有金掺杂金刚石层，基板的顶部与底部均固定连接有导电丝，导电丝远离基板的一端依次贯穿纵向二氧化钛条、硼掺杂金刚石层、横向二氧化钛条和金掺杂金刚石层并延伸至金掺杂金刚石层的内部，其制备方法包括以下步骤：S1、选取合格基板，将该基板置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板表面打孔，插入导电丝；S2、利用磁控溅射装置，在基板的表面沉积钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的纵向二氧化钛条；S3、对纵向二氧化钛条的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层硼掺杂金刚石层；S4、在金掺杂金刚石层的表面溅射一层钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的横向二氧化钛条；S5、对横向二氧化钛条进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条之间填充填料，然后在横向二氧化钛条的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层金掺杂金刚石层；S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出，在电极内设置导电丝，进一步提高导电效果，提高电量转移率，降低电能的损耗，并且在基板与硼掺杂金刚石层之间及硼掺杂金刚石层与金掺杂金刚石层之间设置二氧化钛层，充分利用自然光能量，高效光催化反应，是一种电阻较低的电极材料，实用性较高。
附图说明
图1为本发明结构的剖视图；
图2为本发明基板和纵向二氧化钛条结构的立体图；
图3为本发明硼掺杂金刚石层和横向二氧化钛条结构的立体图。
图中，1基板基板、2纵向二氧化钛条、3硼掺杂金刚石层、4横向二氧化钛条、5金掺杂金刚石层、6导电丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明实施例提供三种技术方案：一种掺硼金刚石电极的制备方法，具体包括以下实施例：
实施例1
选取合格基板，将该基板1置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板1表面打孔，插入导电丝6；
S2、利用磁控溅射装置，在基板1的表面沉积1μm厚的钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为1μm的纵向二氧化钛条2；
S3、对纵向二氧化钛条2的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条2之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条2的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积2μm厚的硼掺杂金刚石层3；
S4、在金掺杂金刚石层5的表面溅射1μm厚的钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为1μm的横向二氧化钛条4；
S5、对横向二氧化钛条4进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条4之间填充填料，然后在横向二氧化钛条4的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积2μm厚的金掺杂金刚石层5；
S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出。
实施例2
S1、选取合格基板，将该基板1置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板1表面打孔，插入导电丝6；
S2、利用磁控溅射装置，在基板1的表面沉积2μm厚的钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为2μm的纵向二氧化钛条2；
S3、对纵向二氧化钛条2的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条2之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条2的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积4μm厚的硼掺杂金刚石层3；
S4、在金掺杂金刚石层5的表面溅射2μm厚的钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为2μm的横向二氧化钛条4；
S5、对横向二氧化钛条4进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条4之间填充填料，然后在横向二氧化钛条4的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积4μm厚的金掺杂金刚石层5；
S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出。
实施例3
S1、选取合格基板，将该基板1置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板1表面打孔，插入导电丝6；
S2、利用磁控溅射装置，在基板1的表面沉积3μm厚的钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为3μm的纵向二氧化钛条2；
S3、对纵向二氧化钛条2的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条2之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条2的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积6μm厚的硼掺杂金刚石层3；
S4、在金掺杂金刚石层5的表面溅射3μm厚钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的厚度为3μm的横向二氧化钛条4；
S5、对横向二氧化钛条4进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条4之间填充填料，然后在横向二氧化钛条4的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积6μm厚的金掺杂金刚石层5；
S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种掺硼金刚石电极，包括基板(1)，其特征在于：所述基板(1)的顶部与底部均固定连接有纵向二氧化钛条(2)，并且两个纵向二氧化钛条(2)相背离的一侧均固定连接有硼掺杂金刚石层(3)，两个所述硼掺杂金刚石层(3)相背离的一侧均固定连接有横向二氧化钛条(4)，两个所述横向二氧化钛条(4)相背离的一侧均固定连接有金掺杂金刚石层(5)，所述基板(1)的顶部与底部均固定连接有导电丝(6)，所述导电丝(6)远离基板(1)的一端依次贯穿纵向二氧化钛条(2)、硼掺杂金刚石层(3)、横向二氧化钛条(4)和金掺杂金刚石层(5)并延伸至金掺杂金刚石层(5)的内部；
所述纵向二氧化钛条(2)横向均匀排列在基板(1)和硼掺杂金刚石层(3)相对的一侧之间，所述横向二氧化钛条(4)纵向均匀排列在硼掺杂金刚石层(3)和金掺杂金刚石层(5)相对的一侧之间。
2.根据权利要求1所述的一种掺硼金刚石电极，其特征在于：所述基板(1)为铜板，并且基板(1)的厚度为5-10μm，所述导电丝(6)为金丝，并且导电丝(6)的直径为0.5-1μm。
3.一种掺硼金刚石电极的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、选取合格基板，将该基板(1)置于喷砂装置中，对其表面进行磨砂处理，然后进行超声处理和酸处理，然后在处理后的基板(1)表面打孔，插入导电丝(6)；
S2、利用磁控溅射装置，在基板(1)的表面沉积钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成纵向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的纵向二氧化钛条(2)；
S3、对纵向二氧化钛条(2)的表面进行喷砂处理，并在相邻的纵向二氧化钛条(2)之间填充填料，然后在纵向二氧化钛条(2)的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层硼掺杂金刚石层(3)；
S4、在金掺杂金刚石层(5)的表面溅射一层钛层，并利用蚀刻装置将钛层蚀刻成横向延伸的条状，在420-480℃条件下进行退火处理，使该钛层转变成具有多孔结构的横向二氧化钛条(4)；
S5、对横向二氧化钛条(4)进行喷砂处理，并在相邻的横向二氧化钛条(4)之间填充填料，然后在横向二氧化钛条(4)的表面利用热丝化学气相沉积的方法，沉积一层金掺杂金刚石层(5)；
S6、将步骤S3和步骤S5中的填料取出。
4.根据权利要求3所述的一种掺硼金刚石电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S5中的填料为耐高温合金材料，并且填料的表面喷涂有油膜。
5.根据权利要求3所述的一种掺硼金刚石电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中纵向二氧化钛条(2)的厚度为1-3μm，所述步骤S4中横向二氧化钛条(4)的厚度为1-3μm。
6.根据权利要求3所述的一种掺硼金刚石电极的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的硼掺杂金刚石层(3)的厚度为2-6μm，所述步骤S5中的金掺杂金刚石层(5)的厚度为2-6μm。
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