DE60316922T2 - Diamantelektrode - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Diamantelektrode.
  • Die Verwendung von elektrisch leitendem Diamant als Elektrodenmaterial ist weithin bekannt. Derartige Diamantelektroden sind sehr vielseitig und haben einen breiten Bereich chemischer Anwendungen, die die selektive Detektion und Messung sowohl anorganischer (beispielsweise Schwermetalle und Cyanide) als auch organischer Verbindungen (beispielsweise Biosensoranwendungen), Brauchwasserbehandlung (beispielsweise Verringerung von Nitraten), Brennstoffzellenelektroden und die Erzeugung von Ozon umfassen. Die breite Anwendbarkeit der Diamantelektrode resultiert aus ihren besonderen Eigenschaften: mechanische Harte, chemisch inerte Eigenschaften, geringe Hintergrundinterferenz (hohes Signal/Rausch-Verhältnis) und ein breites Potentialfenster.
  • Im Allgemeinen werden Diamantelektroden mittels chemischer Dampfabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) von Diamant oder diamantähnlichem Kohlenstoff auf ein geeignetes Substrat hergestellt, beispielsweise eine Platte oder einen Draht, wobei der Diamant mit einem geeigneten Element dotiert wird, beispielsweise Bor, um es elektrisch leitend zu gestalten. Die Abscheidung von Bor-dortierten Diamantschichten auf ein Substrat mittels eines Verfahrens zur chemischen Dampfabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) wird beispielsweise in dem europäischen Patent Nr. 0 518 532 und US-Patent Nummer 5,635,258 beschrieben. Die Synthese von Bor-enthaltendem Diamant mittels eines Lösungsmittel-/Katalyseverfahrens bei hohem Druck und hoher Temperatur (high pressure, high temperature, HPHT) wird in dem Patent US 4,042,673 beschrieben.
  • Die Verwendung von Diamantelektroden in analytischen oder anderen chemischen Anwendungen wird ausführlich in beiden Patenten und in veröffentlichter Literatur abgedeckt. Beispielsweise beschreibt das Patent US 5,399,247 die Verwendung einer Diamantelektrode für die Behandlung von Brauchwasser, die PCT-Anmeldung WO 01/98766 lehrt die Verwendung einer Diamantelektrode bei der quantitativen Analyse von Verbindungen des Xanthintyps, die PCT-Anmeldung WO 01/25508 offenbart die Herstellung von Peroxopyroschwefelsäure mit einer Diamantelektrode und US-Patent 6,106,692 offenbart ein Verfahren zur quantitativen Analyse einer Vielzahl von Zielsubstanzen unter Verwendung einer Diamantelektrode.
  • Die Wirkung des Bor-Gehalts auf elektrochemische Eigenschaften von Diamantelektroden ist ebenso weitreichend bekannt (vgl. beispielsweise „New Diamond and Frontier Carbon Technology", Band 9, Nummer 3, Seiten 189–206, 1999).
  • Der Nachteil von CVD-Diamantelektroden liegt darin, dass der CVD-Prozess kostenintensiv ist und die sich daraus ergebenden Elektroden daher gleichermaßen teuer sind. Es besteht daher ein Bedürfnis daran, Diamantelektroden vorzusehen, die günstiger sind als CVD-Diamantelektroden, ohne die gewünschten Eigenschaften der Elektroden wie Robustheit und Empfindlichkeit deutlich zu schwächen.
  • Yoshimura, M. et al: „Electrochemical characterization of nanoporous honeycomb diamond electrodes in non-aqueous electrolytes" 11TH EUROPEAN CONFERENCE ON DIAMOND, DIAMOND-LIKE MATERIALS, CARBON NANOTUBES, NITRIDES AND SILICON CARBIDE (DIAMOND 2000), PORTO, PORTUGAL, 3–8 SEPT. 2000, Band 10, Nr. 3–7, Seiten 620–626; Diamond and Related Materials, März-Juli 2001, Elsevier, Schweiz, und Honda, K. et al: „Impedance characteristics of the nanoporous honeycomb diamond electrodes for electrical double-layer capacitor applications", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, JULI 2001, ELECTROCHEM. SOC, USA, Band 148, Nr. 7, Seiten A668–A679, beschreiben beide die Charakteristika von nanoporösen Waben-Diamantelektroden. In beiden Quellen wurden Bor-dotierte polykristalline Diamant-Dünnschichtfilme auf Siliziumsubstraten abgeschieden, wobei mikrowellenunterstützte chemische Plasma-Dampfabscheidungstechniken verwendet wurden.
  • Beide Dokumente äußern sich nicht zu den Charakteristika von porösen Diamantelektroden, die eine polykristalline Masse von Diamantpartikeln umfassen, welche zusammen verbunden sind, und die Vorteile, die sich aus einem Produkt ergeben, das mittels eines derartigen Prozesses erzeugt wurde.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Diamantelektrode vorgesehen, die eine polykristalline Masse aus Diamantpartikeln umfasst, die zusammen verbunden sind und eine Kontaktoberfläche aufweisen, die zumindest teilweise porös ist.
  • Die poröse Oberfläche der Elektrode wird erzeugt, indem Nicht-Diamantmaterial, beispielsweise eine zweite Phase eines metallischen Materials, zumindest teilweise aus einer verbundenen polykristallinen Masse aus Diamantpartikeln, entweder vor oder nach ihrer Formung zu einer Elektrode herausgelaugt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich wird die poröse Oberfläche der Elektrode erzeugt, indem eine Masse von Diamantpartikeln Bedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks ausgesetzt wird, um die Partikel in Abwesenheit einer zweiten Phase untereinander zu verbinden.
  • Typischerweise ist die gesamte Diamantelektrode porös.
  • Die Diamantpartikel können einen geeigneten Anteil eines Elements aufweisen, das nicht Kohlenstoff ist, um die Diamantpartikel elektrisch leitend vorzusehen, beispielsweise Bor.
  • Die Diamantpartikel können mittels eines Hochdruck-Hochtemperatur-(high Pressure, high temperature, HTHP)-Verfahrens, mittels eines Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposistion, CVD) hergestellt werden oder können natürlicher Diamant sein, oder mittels jedes anderen Verfahrens erzeugt werden, mit welchem elektrisch leitende Diamantpartikel hergestellt werden.
  • Die Diamantpartikel können vorgesehen werden, indem größere Diamantpartikel oder Kristalle zu einem geeigneten Größenbereich zerstoßen werden. Die Größe der Diamantpartikel ist im Allgemeinen kleiner als ungefähr 1000 μm, vorzugsweise kleiner als ungefähr 100 μm und noch mehr bevorzugt kleiner als ungefähr 60 μm.
  • Die Erfindung erweitert die Verwendung einer erfindungsgemäßen porösen Diamantelektrode auf einen Biosensor, insbesondere zur Verwendung in einem Bio-Erkennungssystem, beispielsweise eines Bio-Erkennungssystems für z. B. Enzyme oder Antikörper.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Druck-/Temperatur-Darstellung, die ein Beispiel eines Temperatur-Druck-Profils zeigt, das bei der Herstellung von porösen Diamantelektroden gemäß dieser Erfindung nützlich ist; und
  • 2 ist ein zyklisches Voltammogramm, welches die Antworten einer Standard-Diamantelektrode mit porösen Diamantelektroden in einem Perchlorsäuresystem vergleicht.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGEN
  • Die Diamantelektrode dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese eine polykristalline Masse aus Diamantpartikeln ist, die miteinander verbunden sind, und zu einer Elektrode mit einer porösen Oberfläche oder zumindest teilweise porösen Oberfläche geformt ist. Typischerweise ist die gesamte Diamantelektrode porös.
  • Die poröse Diamantelektrode gemäß dieser Erfindung wird hergestellt, indem eine Masse aus Diamantpartikeln miteinander verbunden wird, um eine Kompaktmasse vorzusehen, zumindest teilweises Auslaugen jeglichen Nicht-Diamantmaterials aus der Kompaktmasse, und durch Formen der Kompaktmasse in die Form einer Elektrode. Der Schritt des Auslaugens jeglichen Nicht-Diamantmaterials aus der Kompaktmasse und der Schritt des Formens der Kompaktmasse in die Form einer Elektrode kann ausgetauscht werden.
  • Alternativ oder zusätzlich wird die poröse Diamantelektrode hergestellt, indem eine Masse aus Diamantpartikeln Bedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks ausgesetzt wird, um die Partikel in Abwesenheit einer zweiten Phase untereinander zu verbinden, und durch Formen der in sich verbundenen Kompaktmasse, um aus dieser eine Elektrode herzustellen. In der verbundenen Masse kann eine wesentliche plastische Deformation der Diamantpartikel vorliegen.
  • Die Diamantpartikel können natürlicher Diamant, Hochdruck-/Hochtemperatur-(high Pressure, high temperature, HPHT)-Synthetikdiamant oder mittels chemischer Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) erzeugter Diamant oder eine beliebige Kombination hiervon sein. Der Partikelgrößenbereich des Diamanten wird gemäß der gewünschten inneren Oberfläche, der durchschnittlichen Porengröße und der Porösität des Kompaktmaterials ausgewählt. Im Allgemeinen ist die maximale Partikelgröße der Diamantpartikel 1000 μm, vorzugsweise kleiner als 100 μm und insbesondere vorzugsweise kleiner als 60 μm. Im Allgemeinen führt eine große Partikelgröße zu einer kleineren inneren Oberfläche, einer größeren durchschnittlichen Porengröße und einer höheren Porosität, und eine kleinere Partikelgröße führt zu einer größeren inneren Oberfläche, einer kleineren durchschnittlichen Porengröße und einer geringeren Porosität. Diamantpartikel der geeigneten Größe können vorgesehen werden, indem Diamantpartikel mit großen Abmessungen zerstoßen und sortiert werden.
  • Die Diamantpartikel können elektrisch leitend sein.
  • Die Masse aus Diamantpartikeln kann mit einem Streckmittel gemischt werden. Ein Streckmittel ist jegliches Material, das unter den Bedingungen stabil ist, bei denen die Diamantmasse behandelt wird und das zumindest teilweise aus der Kompakt-Diamantmasse herausgelaugt werden kann. Ein Streckmittel ermöglicht eine Variation der inneren Oberfläche, der durchschnittlichen Porengröße und der Porosität unabhängig von der Partikelgröße. Die Beschaffenheit und physikalischen Eigenschaften des Streckmittels, beispielsweise Partikelgröße, sind derart gewählt, um die gewünschte innere Oberfläche, durchschnittliche Porengröße und Porosität zu erhalten. Beispiele für derartige Streckmittel sind Calciumcarbonat und Magnesiumoxid. Vorzugsweise reagiert das Streckmittel unter den Verarbeitungsbedingungen weder mit den Diamantpartikeln noch wirkt dieses als Lösungsmittel/Katalysator. Im Allgemeinen kann das Streckmittel, wenn dieses verwendet wird, bis zu einem Maximum von ungefähr 40 Gew.-% der Elektrode vor jeglichem Auslaugungsprozess vorliegen.
  • Die Diamantmasse kann auf einem Substrat angeordnet werden. Wenn ein derartiges Substrat verwendet wird, kann das Substrat nach der Behandlung aus der kompakten Diamantmasse entfernt werden. Alternativ kann das Substrat an seinem Ort verbleiben, um einen elektrischen Kontakt mit der kompakten Diamantmasse vorzusehen.
  • Das Substrat kann in der Form einer Platte oder Scheibe vorliegen.
  • In einer weiteren Ausführung kann das Substrat im Wesentlichen innerhalb der kompakten Diamantmasse eingeschlossen sein. In diesem Fall kann das Substrat die Form einer Scheibe, Platte, eines Netzes, Drahtes oder Ähnliches aufweisen. Das Substrat sieht einen elektrischen Kontakt mit der kompakten Diamantmasse vor, und der Teil des Substrats, der nicht eingeschlossen ist durch die kompakte Diamantmasse, sieht Mittel vor, mittels derer Kontakt mit einer externen Schaltung hergestellt werden kann.
  • Die Porosität und die Verteilung der Porengröße der Kompaktmasse wird gesteuert, jedoch nicht ausschließlich, durch die Auswahl der Größenverteilung der Diamantenpartikel, der Größenverteilung und den Anteil jeglichen Streckmittels sowie die endgültigen Bedingungen von Temperatur und Druck sowie die Zeitdauer, für die diese aufrechterhalten werden.
  • Das Verbinden der Diamantpartikel untereinander und der Grad des Untereinanderverbindens wird durch die Auswahl der Temperatur-Druck-Linie und der endgültigen Bedingungen von Temperatur und Druck sowie die Zeit, für die diese endgültigen Bedingungen aufrechterhalten werden, erreicht. Offenbar tritt das Untereinanderverbinden der Partikel durch den sehr hohen Kontaktdruck auf, der erzeugt wird, wenn eine Kante bzw. Spitze auf einem Partikel auf einem im Wesentlichen flachen Bereich eines benachbarten Partikels aufliegt. Der sehr hohe Kontaktdruck liegt deutlich über dem nominalen angelegten Druck des Druck erzeugenden Systems. Ein derartiger hoher Kontaktdruck, wenn dieser bei erhöhten Temperaturen angelegt wird, führt zu plastischer Deformation an den Kontaktpunkten zwischen den Partikeln, wodurch die Bewegung der Atome, die den Kristall bilden, unterstützt wird, und das Verbinden untereinander vereinfacht wird. Im Allgemeinen wird der Grad des Untereinanderverbindens durch die ausgewählten endgültigen Bedingungen von Temperatur und Druck und der Zeitdauer, während derer diese Bedingungen angewendet werden, bestimmt, wie es aus dem Gebiet des Sinterns bekannt ist. Das Temperatur-Druck-Profil zum Erreichen der gewünschten endgültigen Bedingungen von Temperatur und Druck (1) ist derart, dass die Diamantpartikel auf Bedingungen in dem Bereich der plastischen Deformation für Diamanten (beispielsweise Punkt A) so schnell wie möglich angehoben werden, bevor die Bedingungen weiter auf diejenigen erhöht werden, bei denen das Untereinanderverbinden stattfindet (beispielsweise Punkt B). Ein derartiges Profil maximiert die Zeit, die in dem Bereich der plastischen Deformation verbracht wird, und maximiert daher die plastische Deformation der Partikel vor dem Untereinanderverbinden.
  • Die Grenze des in 1 dargestellten Bereichs der plastischen Deformation zeigt beispielhaft, jedoch nicht definierend, die Grenze zwischen dem Bereich der plastischen Deformation und dem Bereich der nicht-plastischen Deformation. Es handelt sich um einen Übergangsbereich und nicht um eine abrupte Abgrenzung. Ferner hängt der Versatz der Grenze bei höheren oder tieferen Temperaturen von der Beschaffenheit der Verunreinigungen in dem Diamantpartikel (beispielsweise Bor oder Stickstoff) und dem Grad dieser Verunreinigungen ab.
  • Die Bedingungen bei denen die Diamantmasse behandelt wird, liegen im Allgemeinen in dem Bereich der thermodynamischen Stabilität von Diamant in dem Kohlenstoff-Phasendiagramm. Bedingungen außerhalb des Bereichs der thermodynamischen Stabilität von Diamant können auch verwendet werden, sofern gewährleistet ist, dass die Zeit für die diese Bedingungen angewendet werden, nicht für eine wesentliche Umwandlung von Diamant in Graphit ausreicht.
  • Die Kompaktmasse kann mittels jeder geeigneten Methode geformt werden, beispielsweise mittels Bearbeitung durch elektrische Entladung (electrical discharge machining, EDM) und Laserschneiden.
  • Nicht-Diamantmaterial kann aus der Kompaktmasse unter Verwendung geeigneter Verfahren und Reagenzien ausgelaugt werden. Diese umfassen die Auflösung bei erhöhter Temperatur und Druck.
  • In einer weiteren Ausführung können die Poren der Kompaktmasse teilweise oder vollständig durch die Infiltration eines geeigneten isolierenden Materials, beispielsweise Polytetrafluorethylen, ausgefüllt sein. Wenn die Poren mit einem isolierenden Material ausgefüllt sind, wird überschüssiges Material von den Oberflächen der Kompaktmasse entfernt, um den Diamanten zu exponieren. Die Infiltration kann entweder nach dem Auslaugungsschritt oder dem Schritt des Formens der Kompaktmasse ausgeführt werden. Der elektrische Kontakt kann mittels einer Oberflächenschicht vorgesehen werden, die auf den Diamanten während des Hitzebehandlungsschritts aufgebondet wird, oder mittels jeden geeigneten nachfolgenden Schritts. Der elektrische Kontakt kann mittels eines Drahts vorgesehen sein, der in der kompakten Diamantmasse während des Hitzebehandlungsschritts oder jeglichen geeigneten nachfolgenden Schritts eingebettet wird.
  • Die kompakte Diamantmasse bzw. Diamant-Kompaktmasse kann mit einem elektrischen Kontakt gleichzeitig mit dem Schritt des Bondens oder bei einem nachfolgenden Schritt vorgesehen werden.
  • Die Vielzahl von Elektroden kann angeordnet werden, um eine Tafel zu bilden. Eine derartige Tafel kann eben oder uneben sein. Die Elektroden, die die Tafel bilden, können seriell oder parallel miteinander elektrisch verbunden sein.
  • Die Elektrode der vorliegenden Erfindung kann entweder als Anode oder Kathode verwendet werden, um Reaktionspartner zu oxidieren bzw. zu reduzieren.
  • Poröse Diamant-Kompaktmassen haben eine bestimmte Anwendung als Elektroden für Biosensoren und insbesondere in Anwendungen, die als Bio-Erkennungssysteme bekannt sind, wie beispielsweise diejenigen für Enzyme oder Antikörper. Bei solchen Anwendungen ermöglicht es die poröse Oberfläche der Elektrode, dass die Bio-Erkennungseinheit (bio-recognition entity) an oder nahe der Oberflächenelektrode mittels Absorption immobilisiert wird. In Anwendungen gemäß dem Stand der Technik wird die Bio-Erkennungseinheit auf der Oberfläche der Elektrode mittels eines adhäsiven Mediums oder durch Einschließen der Bio-Erkennungseinheit in eine Membran immobilisiert. Diese Vorgehensweisen erhöhen die Antwortzeit und verringern die Reproduzierbarkeit der Elektrode.
  • Ein weiterer Vorteil der porösen Diamantelektrode liegt darin, dass diese eine größere Oberfläche bereitstellt und somit eine größere Fläche für elektrochemische Aktivitäten als das unporöse Äquivalent. Poröse Diamantelektroden sind daher für andere Anwendungen geeignet, in denen diese Eigenschaften vorteilhaft sind. Derartige Anwendungen umfassen, Brennstoffzellelektroden, Brauchwasser-Reinigungssysteme und die Erzeugung von Ozon, sind jedoch nicht beschränkt darauf. Die Anwendung der Erfindung ist in den folgenden Beispielen dargestellt.
  • Beispiel 1
  • Eine Menge Bor-dotierter Diamantpartikel, die ungefähr 1000 ppm Bor enthalten und eine Partikelgröße im Bereich von 75 bis 90 μm aufweisen, wurde in einem Tantal-Kanister angeordnet, der wiederum in eine Anordnung platziert wurde, die zur Einführung in eine Hochdruck-Hochtemperatur-Vorrichtung geeignet ist. Die Bedingungen, denen der Kanister ausgesetzt wurde, wurden auf 1150°C und 5 GPa erhöht, wobei ein Temperatur-Zeit-Profil in der Form verwendet wurde, wie es in 1 dargestellt ist. Die Bedingungen der maximalen Temperatur und des Drucks wurden für eine Zeitdauer von 30 Minuten aufrechterhalten. Nachdem die Bedingungen auf Umgebungsbedingungen verringert wurden, wurde die Diamant-Kompaktmasse wiedergewonnen, indem das Kanistermaterial mechanisch entfernt wurde. Die Diamant-Kompaktmasse in der Form einer unregelmäßigen Scheibe wurde geschliffen, um zwei flache Hauptoberflächen vorzusehen, die parallel zueinander waren. Eine regelmäßige Scheibe mit einem Durchmesser von 5 mm wurde aus dem Stück mit parallelen Oberflächen mittels eines Lasers geschnitten. Die sich ergebende Scheibe hatte eine gute mechanische Festigkeit. Die Porosität der Scheibe wurde zu 14 Vol.-% gemessen, und der Widerstand zwischen den zwei parallelen Oberflächen wurde zu ungefähr 1 Ohm gemessen.
  • Beispiel 2
  • Die Elektrode aus Beispiel 1 wurde auf einen Halter montiert und Graphitpaste wurde zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einer externen Schaltung verwendet. Die derart ausgebildete Elektrodenanordnung wurde als eine Elektrode für einen Standard-Voltammetrieschaltkreis vorgesehen. Ein zyklisches Voltammogramm wurde für eine Perchlorsäurelösung mit 0,5 mol/1 erzeugt. Die poröse Diamantelektrode gemäß dieser Erfindung wurde durch eine übliche CVD-Diamantelektrode der gleichen Abmessungen ersetzt, und ein zyklisches Voltammogramm wurde erzeugt, indem ein weiterer Teil der gleichen Perchlorsäurelösung verwendet wurde. Die 2 zeigt die zwei zyklischen Voltammogramme, wobei die Kurve a der Elektrode der vorliegenden Erfindung und die Kurve b einer Standard-CVD-Diamantelektrode entspricht. Der Basislinien-Strom der porösen Diamantelektrode ist unwesentlich größer als der der üblichen Diamantelektrode. Dies resultiert wahrscheinlich aus der größeren Oberfläche der porösen Diamantelektrode aufgrund ihrer Porösität. Auf der anderen Seite sind die Voltammogramme gleich, wodurch gezeigt wird, dass die poröse Diamantelektrode ohne wesentliche Verringerung der Empfindlichkeit verwendet werden kann.
  • Beispiel 3
  • In diesem Beispiel wurde die poröse Diamantelektrode in einer Biosensoranwendung des Typs „Schloss und Schlüssel" verwendet. Bei diesem Anwendungstyp wurde die sensierende Elektrode mit einer Bio-Erkennungseinheit beschichtet. Ein derartiges System wird beispielhaft durch das System zur Detektion und Messung von Thyroid-Hormonen dargestellt (vgl. Analytical Letters, Band 33, Nummer 3, Seiten 447 bis 455, 1999).
  • Eine weitere Elektrode, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, wurde gemäß Beispiel 2 in der gleichen Voltammetrie-Schaltung befestigt: Die poröse Elektrode wurde vorbehandelt, indem eine Lösung von monoklonalen T3-Maus-Antikörpern (Anti-3,3',5-Triiodo-L-Thyronin) oder T4-Antikörpern (Anti-3,3',5,5'-Tetraiodo-L-Thyronin) zur Detektion von L-T3(3,3',5-Triiodo-L-thyronin) bzw. L-T4 (3,3',5,5'-Tetraiodo-L-Thyronin) von der porösen Elektrode aufgesaugt wurde. Unter der Verwendung der Elektrode in einem chronoamperometrischen Modus wurden die Antwortzeiten zur Detektion von Thyroid-Hormonen, L-T3 und L-T4 gemessen. Beide Antwortzeiten wurden erfasst als ungefähr 6 Sekunden. Das Verfahren gemäß dem Stand der Technik zur Immobilisierung von monoklonalen T3-Maus-Antikörpern und T4-Antikörpern auf einer üblichen Elektrode ergibt eine Antwortzeit von 10 bis 100 Sekunden.

Claims (15)

  1. Diamantelektrode mit einer polykristallinen Masse aus Diamantpartikeln, die zusammen verbunden sind und eine Kontaktoberfläche aufweisen, die zumindest teilweise porös ist, wobei die poröse Oberfläche der Elektrode erzeugt wird, indem nicht aus Diamant bestehendes Material zumindest teilweise aus der verbundenen polykristallinen Masse aus Diamantpartikeln entweder vor oder nach ihrer Formung zu einer Elektrode herausgelaugt wird, wobei, alternativ oder zusätzlich, die poröse Oberfläche der Elektrode erzeugt wird, indem eine Masse aus Diamantpartikeln Bedingungen hoher Temperatur und hohen Drucks ausgesetzt wird, um die Partikel in Abwesenheit einer zweiten Phase untereinander zu verbinden.
  2. Diamantelektrode nach Anspruch 1, wobei das nicht aus Diamant bestehende Material, welches aus der verbundenen polykristallinen Masse aus Diamantpartikeln herausgelaugt wird, eine zweite Phase aus einem metallischen Material ist.
  3. Diamantelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gesamte Diamantelektrode porös ist.
  4. Diamantelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Masse aus Diamantpartikeln eine geeignete Konzentration eines Elements enthält, das sich von Kohlenstoff unterscheidet, um die Diamantpartikel elektrisch leitend vorzusehen.
  5. Diamantelektrode nach Anspruch 4, wobei das Element, das sich von Kohlenstoff unterscheidet, Bor ist.
  6. Diamantelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Diamantpartikel durch ein Hochdruck-Hochtemperaturverfahren (HPHT-Verfahren), durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) oder mittels eines beliebigen weiteren Verfahrens hergestellt wird, das Diamantpartikel erzeugt, die elektrisch leitend sind, oder wobei die natürliche Diamantpartikel sind.
  7. Diamantelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Größe der Diamantpartikel im Allgemeinen kleiner als ungefähr 1000 Mikron ist.
  8. Diamantelektrode nach Anspruch 7, wobei die Größe der Diamantpartikel kleiner als ungefähr 100 Mikron ist.
  9. Diamantelektrode nach Anspruch 8, wobei die Größe der Diamantpartikel kleiner als ungefähr 60 Mikron ist.
  10. Diamantelektrode nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Diamantpartikel vorgesehen werden, indem größere Diamantpartikel oder Kristalle auf einen geeigneten Größenbereich zerkleinert werden.
  11. Biosensor mit einer porösen Diamantelektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  12. Biosensor nach Anspruch 11, der in einem Bio-Erkennungssystem enthalten ist.
  13. Biosensor nach Anspruch 12, wobei das Bio-Erkennungssystem verwendet wird, um Enzyme oder Antikörper zu detektieren.
  14. Prozess zum Herstellen einer Diamantelektrode, umfassend: Miteinanderverbinden einer polykristallinen Masse aus Diamantpartikeln.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, welches den Schritt des Erzeugens der Diamantpartikel durch Zerkleinern größerer Diamantpartikel umfasst.
DE60316922T 2002-02-05 2003-01-13 Diamantelektrode Expired - Lifetime DE60316922T2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA200200999 2002-02-05
ZA200200999 2002-02-05
PCT/IB2003/000049 WO2003066930A1 (en) 2002-02-05 2003-01-13 Diamond electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60316922D1 DE60316922D1 (de) 2007-11-29
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ID=27735408

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60316922T Expired - Lifetime DE60316922T2 (de) 2002-02-05 2003-01-13 Diamantelektrode

Country Status (7)

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