JP7317298B2 - ダイヤモンド電極、ダイヤモンド電極の製造方法および導電性ダイヤモンドの塗布方法 - Google Patents
ダイヤモンド電極、ダイヤモンド電極の製造方法および導電性ダイヤモンドの塗布方法 Download PDFInfo
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Description
図1(a)および(b)は、本実施形態に係るダイヤモンド電極の構成例を示す模式断面図である。図1(b)は図1(a)の導電層20の拡大断面図である。
図1(a)に示すように、本実施形態に係るダイヤモンド電極1は、基材10と、基材10の表面10aに設けられた導電層20とを備える。基材10としては、板状体の金属、セラミックス、半導体、およびこれらの複合基板が用いられる。
次に、ダイヤモンド電極の製造方法について説明する。
図2は、本実施形態に係るダイヤモンド電極の製造方法を例示するフローチャートである。
図3(a)から(e)は、本実施形態に係るダイヤモンド電極の製造方法を例示する模式図である。
本実施形態に係るダイヤモンド電極は、図2に示す工程によって製造される。
先ず、ステップS101に示すように、基材10を用意する。一例として、金属板(ステンレス板)の基材10を用意する。
次に、ステップS102に示すように、導電性コーティング剤を用意する。導電性コーティング剤は、導電性ダイヤモンド粉末21とコーティング剤22とを混合したものである。図3(a)から(c)には、ダイヤモンド粉末から導電性コーティング剤の調合までの工程が示される。すなわち、図3(a)に示すように、ダイヤモンド粉末210を用意し、図3(b)に示すように、ダイヤモンド粉末210の表面に高不純物層211を設けて導電性ダイヤモンド粉末21を形成する。高不純物層211は、例えばCVDを用いてダイヤモンド粉末210の表面にボロンをドープすることによって形成される。この形成された導電性ダイヤモンド粉末21と、コーティング剤22とを所定の割合で混合することで、図3(c)に示す導電性コーティング剤20Aが調合される。
次に、ステップS103に示すように、導電性コーティング剤の塗布を行う。すなわち、ステップS101で用意した基材10の表面10aに、ステップS102で用意した導電性コーティング剤20Aを塗布する。本実施形態では、CVDではなく、基材10の表面10aに導電性コーティング剤20Aを塗布する。
次に、ステップS104に示すように、導電性ダイヤモンド粉末の定着を行う。すなわち、図3(d)に示すように、基材10の表面10aに導電性コーティング剤20Aを塗布した後、図3(e)に示すように、導電性コーティング剤20Aを例えば乾燥させる。これにより、コーティング剤22を硬化させ、基材10の表面10aに導電性ダイヤモンド粉末21が定着する。導電性ダイヤモンド粉末21の定着によって基材10の表面10aに導電層20が設けられ、ダイヤモンド電極1が完成する。
図2および図3で示すダイヤモンド電極の製造方法の一部は、導電性ダイヤモンドの塗布方法として適用可能である。導電性ダイヤモンドの塗布方法としては、基材10の代わりに導電性ダイヤモンドの層(導電層20)を形成する対象物を用いる。すなわち、導電性ダイヤモンドの塗布方法は、導電性ダイヤモンド粉末21と、導電性ダイヤモンド粉末21よりも対象物との密着性の高いコーティング剤22とを含む導電性コーティング剤20Aを用意する工程と、対象物の表面に導電性コーティング剤20Aを塗布する工程と、対象物の表面に導電性ダイヤモンド粉末21を定着させて導電層20を形成する工程と、を備える。これにより、導電性コーティング剤20Aを対象物の表面に塗布することで対象物の表面に導電性ダイヤモンドを十分な厚さで均一に、かつ短時間に塗布することが可能となる。
次に、適用例について説明する。
図4(a)および(b)は、廃水処理装置への適用例を説明する模式図である。
図4(a)に示すように、本実施形態に係るダイヤモンド電極1は、廃水処理装置100の電極110として適用することが好適である。廃水処理装置100は、例えば浄水場のオゾン接触池で使用される。
ここで、実験を行った電極は、塗布型BDD電極(本実施形態に係るダイヤモンド電極1)、BDD薄膜電極(CVDで導電層を形成したダイヤモンド電極)およびPt(白金)電極である。
各電極での電解特性を調べるため、メチレンブルーをモデル有機汚染物質として、定電流電解を行った。実験では、0.01mMのメチレンブルー(硫酸にてph2に調整)を2mL用意し、各電極(電極面積1cm2)に対して、+3.0V(vs.Ag/AgCl)付近となるような電流値で定電流電解を行った。溶液の吸光度からメチレンブルーの濃度を測定し、通電電荷量に対する濃度変化を調べた。
図6(a)から(c)は、電気メスへの適用例を説明する図である。
本実施形態における導電性ダイヤモンドの塗布方法は、耐久性に優れ、導通性を担保できるため電気メスの電極の導電性皮膜として適用することができる。図6(a)から(c)には、外科的治療装置としての電気メス200A~200Cが示される。図6(a)に示す電気メス200Aは、ナイフ型、図6(b)に示す電気メス200Bは、スネアと呼ばれる輪状の針金(ワイヤ)型、図6(c)に示す電気メス200Cは、ボール型である。本実施形態における導電性ダイヤモンドの塗布方法によって、図6に示す電気メス200A~200Cの電極201の表面に導電性ダイヤモンド粉末21を含む導電層20が形成される。
10 基材
10a 表面
20 導電層
20A 導電性コーティング剤
21 導電性ダイヤモンド粉末
22…コーティング剤
100…廃水処理装置
110…電極
111…取り付け用プレート
112…電極プレート
120…電源ケーブル
200A…電気メス
200B…電気メス
200C…電気メス
201…電極
210…ダイヤモンド粉末
211…高不純物層
Claims (2)
- 基板と、電極プレートとして前記基板上に互いに接触しないように立設された複数枚のダイヤモンド電極と、を備える水処理装置であって、
前記ダイヤモンド電極は、
基材と、前記基材の表面に設けられ、導電性ダイヤモンド粉末と、前記導電性ダイヤモンド粉末よりも前記基材との密着性の高いコーティング剤とを含む導電層と、を備え、
前記コーティング剤は、ポリシラザンであり、
前記コーティング剤と前記導電性ダイヤモンド粉末との重量比率が9:1~7:3の範囲内であり、
前記電極プレートの大きさは600cm2以上であり、
前記導電層の厚さは5μm以上である、
ことを特徴とする水処理装置。 - 導電性ダイヤモンド粉末と、前記導電性ダイヤモンド粉末よりも基材との密着性の高いコーティング剤とを含む導電性コーティング剤を用意し、前記基材の表面に前記導電性コーティング剤を塗布し、前記基材の表面に前記導電性ダイヤモンド粉末を定着させて導電層を形成して製造されたダイヤモンド電極を電極プレートとして基板上に互いに接触しないように複数枚立設させる工程を備え、
前記導電性コーティング剤は、スクリーン印刷又は噴射によって塗布され、
前記電極プレートの大きさは600cm2以上であり、
前記導電層の厚さは5μm以上であり、
前記コーティング剤は、ポリシラザンであり、
前記コーティング剤と前記導電性ダイヤモンド粉末との重量比率が9:1~7:3の範囲内である、
ことを特徴とする水処理装置の製造方法。
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