JPS6077984A - イオン注入による炭素電極 - Google Patents
イオン注入による炭素電極Info
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- JPS6077984A JPS6077984A JP58186211A JP18621183A JPS6077984A JP S6077984 A JPS6077984 A JP S6077984A JP 58186211 A JP58186211 A JP 58186211A JP 18621183 A JP18621183 A JP 18621183A JP S6077984 A JPS6077984 A JP S6077984A
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- Japan
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- electrode
- carbon
- surface layer
- carbon electrode
- ion implantation
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
詳しくはダイヤモンドを除く炭素材料の表層に金属又は
非金属元雰をイオン注入することにより、表層用成を変
化させた高性能な炭素電極に関するものである。
非金属元雰をイオン注入することにより、表層用成を変
化させた高性能な炭素電極に関するものである。
炭素材料による電極は、電解合成用電極、竺池電杯ある
いｆ−ｊ電気化学分析用指示電極等に広く用いられてお
り、イオン注入による表層改質は、電極としての種々の
物質に対する反応性を制御し、その安定性を向上させる
効果を及１・了す。
いｆ−ｊ電気化学分析用指示電極等に広く用いられてお
り、イオン注入による表層改質は、電極としての種々の
物質に対する反応性を制御し、その安定性を向上させる
効果を及１・了す。
従来の炭素電極（４電極表面の化学修飾などの方法によ
るものであったが、本発明者等は、先に、Ｐ縁材料であ
るダイヤモンドにイオン注入することにより導電性を付
加した電気化学的試験・分析用電極を特許川明した（／
ｌ？願昭５７一り３り／り号）。
るものであったが、本発明者等は、先に、Ｐ縁材料であ
るダイヤモンドにイオン注入することにより導電性を付
加した電気化学的試験・分析用電極を特許川明した（／
ｌ？願昭５７一り３り／り号）。
その後、鋭意研究を重ね、グラシーカ−づ２ン、グラフ
ァイト、炭素繊維等ダイヤモンド以外の本来導電体であ
る炭素材料に、亜鉛、カドミウム、チタン等の全屈元素
、アルゴン、ｇ素、酸素等の非金属元素のうち、任意の
元素を高濃度 （／ ｘ ／ ０” ｔｏｎｓ ７ｃｍ２以上）ティオ
ン注入シタ結果、１極特性が著しく高性能化することを
見出した。
ァイト、炭素繊維等ダイヤモンド以外の本来導電体であ
る炭素材料に、亜鉛、カドミウム、チタン等の全屈元素
、アルゴン、ｇ素、酸素等の非金属元素のうち、任意の
元素を高濃度 （／ ｘ ／ ０” ｔｏｎｓ ７ｃｍ２以上）ティオ
ン注入シタ結果、１極特性が著しく高性能化することを
見出した。
本発明は上記知見に基づくものであって、イオン注入に
より表層改質さ′ｉ′した高性能な炭素１！極を提供す
ることを目的とする。
より表層改質さ′ｉ′した高性能な炭素１！極を提供す
ることを目的とする。
この目的は、前記の特許請求の範囲に記載された本発明
の構成によって達成されるが、以下、実施例により本発
明の構成及び効果を詳しく説明する。
の構成によって達成されるが、以下、実施例により本発
明の構成及び効果を詳しく説明する。
炭素材料の一例として、研摩、洗浄したグラシーカービ
ン基板（約／θ×１０×／澗３）を用い、その表層に亜
鉛、カドミウム、チタン、アルゴン等の元素をイオン注
入法を用いて添加した。添加ｆｆＬは（／ 〜１０）’
ｘ／θ” １ｏｎｓ ／ ｃｙｎ ２、加速エネルギー
は／ Ａｒ ＯｋｅＶとした。
ン基板（約／θ×１０×／澗３）を用い、その表層に亜
鉛、カドミウム、チタン、アルゴン等の元素をイオン注
入法を用いて添加した。添加ｆｆＬは（／ 〜１０）’
ｘ／θ” １ｏｎｓ ／ ｃｙｎ ２、加速エネルギー
は／ Ａｒ ＯｋｅＶとした。
作製した試料の電極特性は、試料炭素板を作用電極（電
極表面積的０−３ｃｍ２） とし、ノーマル・やルス・
ポーラ四グラフ法およびサイクリック・ポルタムメトリ
ー法により、水素発生反応、溶存酸素の還元反応、シア
ノ鉄錯体の酸化還元反応等につき測定・評価した。
極表面積的０−３ｃｍ２） とし、ノーマル・やルス・
ポーラ四グラフ法およびサイクリック・ポルタムメトリ
ー法により、水素発生反応、溶存酸素の還元反応、シア
ノ鉄錯体の酸化還元反応等につき測定・評価した。
第１図は、カドミウムをイオン注入したグラシーカーゼ
ン表層中のカドミウムの濃度と深さの分布を示す。はぼ
理論的に予測されるノｆウス分布に近い状態を示してお
り、基板表面からある程度の深さく／θＯｎｍ程度）寸
で組成変化されていることを表わしている。
ン表層中のカドミウムの濃度と深さの分布を示す。はぼ
理論的に予測されるノｆウス分布に近い状態を示してお
り、基板表面からある程度の深さく／θＯｎｍ程度）寸
で組成変化されていることを表わしている。
第２図は、サイクリック・ピルタムメトリー（ＣＶＭ）
用電極として、非注入グラシーカ−ｙ＋？ン（破線）と
ｋ Ｘ ／ ０ ” １ｏｎｓ ／ ＞２Ｚｎ注入グラ
シーカ−ｄ？ン（実線）を電解液（７−／ Ｍ Ｎａ２
ｓｏ、、電位掃引速度１０θｍＶ ／ ｓ 、測定湯度
コ左℃で用いた時の残余電流を示す。この結果、イオン
注入した電極において著しい残余電流の低下が見られ、
電極としての安定性が高まっている。
用電極として、非注入グラシーカ−ｙ＋？ン（破線）と
ｋ Ｘ ／ ０ ” １ｏｎｓ ／ ＞２Ｚｎ注入グラ
シーカ−ｄ？ン（実線）を電解液（７−／ Ｍ Ｎａ２
ｓｏ、、電位掃引速度１０θｍＶ ／ ｓ 、測定湯度
コ左℃で用いた時の残余電流を示す。この結果、イオン
注入した電極において著しい残余電流の低下が見られ、
電極としての安定性が高まっている。
第３図は、ＣＶＭにおいて、溶存するＦｅ（ＴＩ）の検
出に及ぼすイオン注入の効果を示す。測定は、電解液と
して酸化還元反応試験用に ／ＭＮａＣ１０，＋ ／ Ｘ ／θ” ＭＫ、 ［Ｆｅ
（ＣＮ）６〕、ペース電流試験用に／ＭＮａＣ１０Ａを
用・い、電位掃引速度／ ００ ｍＶ／ｓで行ない、酸
化還元波ＣＦｅ（Ｈ） ＃Ｆｅ（＋１０＋ｅ ］ （夷
実線とペース電流（破線）における／ Ｘ ／ Ｏｔｏ
ｎｓ ／ｃｒｎ Ｃｄ 注入グラシーカ−ビン電極〔Ａ
〕と非注入電極〔Ｂ〕を比較した。非注入電極〔Ｂ〕で
は、Ｆｅ（Ｕ）の酸化電流ピーク値（ｆａｘ）とペース
電流（ＩＢ）の比は、ｆｏｘ／ ＩＢ ＝０−Ａである
のに対し、Ｃｄ 注入電極ではｆｏｘ／ Ｉｎ −３を
示し、電極反応物質の検出に優れた性能を示している。
出に及ぼすイオン注入の効果を示す。測定は、電解液と
して酸化還元反応試験用に ／ＭＮａＣ１０，＋ ／ Ｘ ／θ” ＭＫ、 ［Ｆｅ
（ＣＮ）６〕、ペース電流試験用に／ＭＮａＣ１０Ａを
用・い、電位掃引速度／ ００ ｍＶ／ｓで行ない、酸
化還元波ＣＦｅ（Ｈ） ＃Ｆｅ（＋１０＋ｅ ］ （夷
実線とペース電流（破線）における／ Ｘ ／ Ｏｔｏ
ｎｓ ／ｃｒｎ Ｃｄ 注入グラシーカ−ビン電極〔Ａ
〕と非注入電極〔Ｂ〕を比較した。非注入電極〔Ｂ〕で
は、Ｆｅ（Ｕ）の酸化電流ピーク値（ｆａｘ）とペース
電流（ＩＢ）の比は、ｆｏｘ／ ＩＢ ＝０−Ａである
のに対し、Ｃｄ 注入電極ではｆｏｘ／ Ｉｎ −３を
示し、電極反応物質の検出に優れた性能を示している。
ｍｐ図ｕ、ノーマルノ９ルス・号？−２０グラフィー（
ＮＰＰ）による非注入グラシーカービン電極（破線）と
／ ｘ ／ Ｏｘｏｎ８／ｃｍ、 Ｚｎ 注入グラシー
カービン電極（実線）の溶存酸素を溶液／ＭＮａＣＩＯ
４で測定した結果を示す。Ｚｎ 注入グラジ−カーボン
電極が非注入グラシーカ−ピン電極に比べ、負分極側で
の水素発生反応が起りにくく（水素過電圧が大きく）、
溶存酸素の還元における限界電流（還元波の平坦部分）
が明確に現れており、限界電流値からの溶存酸素の定量
に適した特性を示している。
ＮＰＰ）による非注入グラシーカービン電極（破線）と
／ ｘ ／ Ｏｘｏｎ８／ｃｍ、 Ｚｎ 注入グラシー
カービン電極（実線）の溶存酸素を溶液／ＭＮａＣＩＯ
４で測定した結果を示す。Ｚｎ 注入グラジ−カーボン
電極が非注入グラシーカ−ピン電極に比べ、負分極側で
の水素発生反応が起りにくく（水素過電圧が大きく）、
溶存酸素の還元における限界電流（還元波の平坦部分）
が明確に現れており、限界電流値からの溶存酸素の定量
に適した特性を示している。
なお、本発明の炭素電極のイオン注入歌およびその深さ
分布け、二次イオン１ｑ隼分析法等により確認すること
ができる。
分布け、二次イオン１ｑ隼分析法等により確認すること
ができる。
以上詳述したように、本発明のイオン注入による炭素電
極はその表層改質にＪ：す、水素過電圧を著しく変化さ
せ、残余電流を著しく低減させる結果をもたらした。こ
のことがら溶存物質の電極反応左動の検出を明確にする
ことができ、指示電極と１〜ての特性の著しい向上が認
められた。また、この特性は電池電極として自然放雷、
電流の低減効−Ｔ−を持つことが期待できる。更に、炭
素繊訂ｔから成る本発明の炭素電極は、微生物π（ｌ胞
の試験用電極としても有用である。
極はその表層改質にＪ：す、水素過電圧を著しく変化さ
せ、残余電流を著しく低減させる結果をもたらした。こ
のことがら溶存物質の電極反応左動の検出を明確にする
ことができ、指示電極と１〜ての特性の著しい向上が認
められた。また、この特性は電池電極として自然放雷、
電流の低減効−Ｔ−を持つことが期待できる。更に、炭
素繊訂ｔから成る本発明の炭素電極は、微生物π（ｌ胞
の試験用電極としても有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例で得られたカドミウムをイオン
注入したグラジ−カーボン表層中のカドミウムの濃度と
深さの分布を示すグラフ、第２図は本発明の実施例で得
られたＺｎ 注入グラシーカ−ボン電極と非注入グラジ
−カーボン電極とのペース電流を比較測定したグラフ、
第３図は本発明の実施例でｆｉｔられたＣｄ 注入グラ
ジ−カーボン電極と非注入グラジ−カーボン電極とを比
較測定したザイクリック・鱈？ルタモグラムを示すグラ
フ、第１図は本発明の実施例で得られたＺｎ 注入グラ
シ＝カービン電極と非注入グラジ−カーボン電極との溶
存酸素を比較測定したグラフ。 苛許出願人 理化学研究所 第１図 χ ウ （ｎｍ） 第２図 ８６ ｇ ａ Ｅ ｖｓ、ｓｃｅ／Ｖ 第３図 −１−０，５００，５１−１，５ ＠ ａ 屯ａ Ｅ ｖｓ、ｓｃｅ／Ｖ
注入したグラジ−カーボン表層中のカドミウムの濃度と
深さの分布を示すグラフ、第２図は本発明の実施例で得
られたＺｎ 注入グラシーカ−ボン電極と非注入グラジ
−カーボン電極とのペース電流を比較測定したグラフ、
第３図は本発明の実施例でｆｉｔられたＣｄ 注入グラ
ジ−カーボン電極と非注入グラジ−カーボン電極とを比
較測定したザイクリック・鱈？ルタモグラムを示すグラ
フ、第１図は本発明の実施例で得られたＺｎ 注入グラ
シ＝カービン電極と非注入グラジ−カーボン電極との溶
存酸素を比較測定したグラフ。 苛許出願人 理化学研究所 第１図 χ ウ （ｎｍ） 第２図 ８６ ｇ ａ Ｅ ｖｓ、ｓｃｅ／Ｖ 第３図 −１−０，５００，５１−１，５ ＠ ａ 屯ａ Ｅ ｖｓ、ｓｃｅ／Ｖ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／）ダイヤモンド以外の炭素材料の表層に金属又は非金
属元素を／ ｘ ／ ０ ” ｔｏｎｓ ／ｃｒｎ２以
上でイオン注入したことを特徴とする炭素電極。 、２）前記の炭素材料がグラシーカ−どン、グラファイ
ト、炭素繊維である特許請求の範囲第１項に記載の炭素
電極。 ３）前記の金属元素が亜鉛、カドミウム、チタンである
特許請求の範囲第７項に記載の炭素電極。 ｌＩ） 前記の非金属元素がアルゴン、窒素、酸素であ
る特許請求の範囲第１項に記載の炭素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186211A JPS6077984A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | イオン注入による炭素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58186211A JPS6077984A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | イオン注入による炭素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6077984A true JPS6077984A (ja) | 1985-05-02 |
| JPS6260476B2 JPS6260476B2 (ja) | 1987-12-16 |
Family
ID=16184307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58186211A Granted JPS6077984A (ja) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | イオン注入による炭素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6077984A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987006701A1 (en) * | 1986-04-22 | 1987-11-05 | Toray Industries, Inc. | Microelectrode for electrochemical analysis |
| JPH04282557A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極 |
| JPH0879898A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中送受波器用感度試験器 |
| FR2803690A1 (fr) * | 2000-01-11 | 2001-07-13 | Centre Nat Rech Scient | Procede de traitement d'un materiau destine notamment a l'application dans le domaine de l'optique, l'electronique, l'opelectronique ou l'electromagnetique, et produit obtenu par ce procede |
| KR100481316B1 (ko) * | 2002-04-11 | 2005-04-07 | 주식회사 팬지아이십일 | 금속이온이 코팅된 카본 전극의 제조방법 |
| CN110961128A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-04-07 | 武汉大学苏州研究院 | 金属-碳氮复合电催化材料及其制备方法 |
-
1983
- 1983-10-05 JP JP58186211A patent/JPS6077984A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1987006701A1 (en) * | 1986-04-22 | 1987-11-05 | Toray Industries, Inc. | Microelectrode for electrochemical analysis |
| JPH04282557A (ja) * | 1991-03-11 | 1992-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電極 |
| JPH0879898A (ja) * | 1994-09-06 | 1996-03-22 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 水中送受波器用感度試験器 |
| FR2803690A1 (fr) * | 2000-01-11 | 2001-07-13 | Centre Nat Rech Scient | Procede de traitement d'un materiau destine notamment a l'application dans le domaine de l'optique, l'electronique, l'opelectronique ou l'electromagnetique, et produit obtenu par ce procede |
| KR100481316B1 (ko) * | 2002-04-11 | 2005-04-07 | 주식회사 팬지아이십일 | 금속이온이 코팅된 카본 전극의 제조방법 |
| CN110961128A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-04-07 | 武汉大学苏州研究院 | 金属-碳氮复合电催化材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6260476B2 (ja) | 1987-12-16 |
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