TWI821534B - 電極及電化學測定系統 - Google Patents

電極及電化學測定系統 Download PDF

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竹本光伸
北原達也
武田健太郎
加藤大
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日商日東電工股份有限公司
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Abstract

碳電極1具備基材2、以及配置於基材2之上側且具有sp2 鍵及sp3 鍵之導電碳層3。於導電碳層3之上表面，氧相對於碳之濃度比為0.07以上。sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率為0.35以上。

Description

電極及電化學測定系統
本發明係關於一種電極及具備其之電化學測定系統。
先前，已知有如下之電化學測定法：利用電化學反應，對溶液中之微量離子或殘留物質進行定性分析或定量分析。電化學測定法可列舉測定容器中之電位差之方法或測定電流之方法等。
用於電化學測定法之電化學測定系統通常至少具備工作電極及參考電極(或相對電極)作為電極，利用工作電極檢測測定對象。作為該工作電極，使用鉑、金、玻璃碳、摻硼金剛石等。但是，鉑等貴金屬較稀少，玻璃碳或摻硼金剛石必須於非常高溫下製造。
因此，近年來，作為工作電極，研究由包含sp2 鍵及sp3 鍵之微晶疇所構成之碳電極(參照專利文獻1)。
專利文獻1之碳電極可容易於相對低溫下制膜，因此，無需必須進行高溫處理之生產設備。又，電位窗較寬，因此可檢測出多種物質。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-90875號公報
[發明所欲解決之問題]
且說，電位窗之範圍越寬則檢測物質之種類越增加，因此便利性提高。尤其於電位窗之範圍為氧化側(正電位)之高電位之情形時，例如能夠檢測出來自RNA(Ribonucleic acid，核糖核酸)之物質等，因此，期望氧化側之電位窗之進一步擴大。
本發明提供一種氧化側之電位窗較寬之電極及電化學測定系統。 [解決問題之技術手段]
本發明[1]包含一種電極，其具備基材、以及配置於上述基材之厚度方向一側且具有sp2 鍵及sp3 鍵之導電碳層，且於上述導電碳層之厚度方向一面，氧相對於碳之濃度比為0.07以上，sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率為0.35以上。
本發明[2]包含如[1]之電極，其中上述導電碳層之厚度為5 nm以上200 nm以下。
本發明[3]包含如[1]或[2]之電極，其中上述導電碳層之厚度方向一面之表面粗糙度Ra為1.0 nm以下。
本發明[4]包含如[1]至[3]中任一項之電極，其為電化學測定用電極。
本發明[5]包含一種電化學測定系統，其具備如[4]之電極。 [發明之效果]
根據本發明之電極及電化學測定系統，於導電碳層之厚度方向一面，氧相對於碳之濃度比為0.07以上，sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率為0.35以上。因此，於氧化側(正電位側)，電位窗較寬。因此，可檢測出於高電位下檢測之物質。
參照圖1，說明作為本發明之電極之一實施形態之碳電極。於圖1中，紙面上下方向為上下方向(厚度方向、第1方向)，紙面上側為上側(厚度方向一側、第1方向一側)，紙面下側為下側(厚度方向另一側、第1方向另一側)。又，紙面左右方向及深度方向為與上下方向正交之面方向。具體而言，依據各圖之方向箭頭。
1.碳電極 碳電極1形成為具有特定厚度之膜形狀(包含片形狀)，沿與厚度方向正交之特定方向(面方向)延伸，具有平坦之上表面(厚度方向一面)及平坦之下表面(厚度方向另一面)。
具體而言，如圖1所示，碳電極1具備基材2、以及配置於基材2之上側(厚度方向一側)之導電碳層3。即，碳電極1於厚度方向上具備基材2及導電碳層3。較佳為碳電極1包含基材2及導電碳層3。以下，對各層進行詳述。
2.基材 基材2係支持導電碳層3之基材。基材2係碳電極1之最下層，且以與導電碳層3之下表面接觸之方式配置於導電碳層3之整個下表面。
作為基材2，例如可列舉無機基材、有機基材等。
作為無機基材，例如可列舉矽基板、玻璃基板等。
作為有機基材，例如可列舉高分子膜。作為高分子膜之材料，例如可列舉聚酯樹脂(例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯)、乙酸酯樹脂、聚醚碸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚烯烴樹脂(例如聚環烯烴聚合物)、(甲基)丙烯酸系樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚芳酯樹脂、聚苯硫醚樹脂等。
基材之厚度例如為2 μm以上，較佳為20 μm以上，又，例如為1000 μm以下，較佳為500 μm以下。
3.導電碳層 導電碳層3具有電極特性(電位窗之寬度、導電性等)，係發揮作為電極之作用之層。
導電碳層3由具有sp2 鍵及sp3 鍵之碳所形成。即，導電碳層3係具有石墨型構造及金剛石構造之層。藉此，導電碳層3一面使電位窗變寬，一面具備良好之導電性。又，低溫下之成膜性優異。
sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )例如為0.1以上，較佳為0.2以上，更佳為0.25以上，進而較佳為0.30以上，尤佳為0.35以上，進而適宜為0.40以上，進而適宜為0.50以上。又，sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )例如為0.9以下，較佳為0.5以下。
若sp3 鍵結之原子數之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )為上述下限以上，則於設定為氧相對於碳之濃度比(O/C)時，可使碳電極1之電位窗進一步朝氧化側擴充。換言之，若於sp3 鍵結之原子數之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )不滿足上述下限之情形時，則即便設定為氧之濃度比(O/C)，亦無法使碳電極1之電位窗進一步朝氧化側擴充。
更具體而言，對於sp3 鍵結之原子數之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )相同之複數個樣品中的氧之濃度比(O/C)為0.07以上之第1樣品與氧之濃度比(O/C)未達0.07之第2樣品，以氧化側之電氣視窗之寬度進行比較。結果，第1樣品與第2樣品相比，氧化側之電位窗較寬。
另一方面，若sp3 鍵結之原子數之比率(sp3 /sp3 ＋sp2 )為上述上限以下，則有導電碳層3之導電性降低而電流信號變小，尤其低濃度區域之信號檢測變得困難之情形。
上述比率可於藉由X射線光電子光譜法測定導電碳層3之上表面所得之光譜中，基於sp2 鍵之峰值強度及sp3 鍵之峰值強度而算出。具體情形於下述實施例中進行說明。
於導電碳層3之上表面中，氧相對於碳之濃度比(O/C)為0.07以上，較佳為0.08以上，更佳為0.09以上，尤佳為0.10以上。若上述濃度比為上述下限以上，則可使碳電極1之電位窗朝氧化側擴充，能夠檢測更多之化合物。
上述濃度比之上限並無限定，但就維持固體表面形狀之觀點而言，例如為0.20以下，較佳為0.15以下。
上述濃度比可於藉由X射線光電子光譜法測定導電碳層3之上表面所得之光譜中，基於C1s之峰值強度及O1s之峰值強度而算出。具體情形於下述實施例中進行說明。
導電碳層3之上表面之表面粗糙度Ra例如為10 nm以下，較佳為5 nm以下，較佳為3 nm以下，較佳為1.0 nm以下，最佳為0.9 nm以下(或未達1.0 nm)。又，導電碳層3之上表面之表面粗糙度Ra例如為0.01 nm以上或0.05 nm以上。
若表面粗糙度Ra低於上述上限，則於將碳電極1用作電化學測定用電極之情形時，可抑制電流之雜訊，即便測定對象之濃度較低，亦可在不被背景電流(background current)覆蓋之情況下對應答電流進行檢測。因此，能夠進行感度更佳之測定(電化學測定)。
導電碳層3之上表面之表面粗糙度Ra可藉由使用原子力顯微鏡觀察導電碳層3之上表面之500 nm見方而進行測定。
導電碳層3之上表面之表面電阻值例如為1.0×104 Ω/□以下，較佳為1.0×103 Ω/□以下。表面電阻值可依據JIS K 7194利用四端子法進行測定。
導電碳層3之厚度例如為5 nm以上，更佳為10 nm以上，且例如為200 nm以下，更佳為100 nm以下。若導電碳層3之厚度為上述下限以上，則導電碳層3之成膜性優異，且可表現穩定之電極特性。另一方面，若導電碳層3之厚度為上述上限以下，則可謀求薄膜化，並且可撓性優異，因此處理性良好。
導電碳層3之厚度可藉由測定其X射線反射率而算出。具體情形於下述實施例中進行說明。
再者，導電碳層3亦可除碳以外還含有其他添加劑。又，導電碳層可為由構造、組成、添加劑濃度等不同之複數層所構成，又，導電碳層3亦可為構造、組成、添加劑濃度等階段性(呈漸變狀)變化之構成。
4.碳電極之製造方法 碳電極1例如藉由準備基材2之步驟、於基材2設置碳薄膜之步驟、以及對碳薄膜氧化處理之步驟而製造。
首先，準備公知或市售之基材2。
其後，就基材2與導電碳層3之密接性之觀點而言，可視需要對基材2之上表面實施例如濺鍍、電暈放電、火焰、紫外線照射、電子束照射、化學轉化處理、氧化等基底處理。又，藉由溶劑洗淨、超音波洗淨等可將基材2除塵而潔淨化。
其次，於基材2之上表面設置碳薄膜。較佳為藉由乾式方法於基材2之上表面形成導電碳層3。
作為乾式方法，作為乾式方法，例如可列舉PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沈積)法(物理蒸鍍法)、CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法(化學蒸鍍法)，較佳可列舉PVD法。
作為PVD法，例如可列舉濺鍍法、真空蒸鍍法、雷射蒸鍍法、離子鍍覆法(電弧蒸鍍法等)等。就降低導電碳層3中所含之氫，可更確實地成膜導電碳層3之觀點而言，較佳可列舉濺鍍法。
作為濺鍍法，例如可列舉非平衡磁控濺鍍法(UBM濺鍍法)、大功率脈衝濺鍍法、電子迴旋共振濺鍍法、RF(Radio Frequency，射頻)濺鍍法、DC(Direct Current，直流)濺鍍法(DC磁控濺鍍法等)、DC脈衝濺鍍法、離子束濺鍍法、ECR(Electron Cyclotron Resonance，電子迴旋共振)濺鍍法(電子迴旋共振濺鍍法)等。
就可容易成膜sp3 鍵及sp2 鍵之比為所需範圍之導電碳之觀點、且可提高成膜率及對基板之密接性之觀點、進而可使裝置構成簡單之觀點、可提高離子照射量之觀點等而言，更佳可列舉UBM濺鍍法。
於採用濺鍍法之情形時，作為靶材，可列舉碳(較佳為燒結碳)。再者，就調整膜質或製程穩定之觀點而言，靶材亦可含有公知之添加劑。
作為導入至成膜腔室之濺鍍氣體，例如可列舉Ar、Xe等惰性氣體。再者，於導電碳層3之濺鍍時，不併用氧氣等作為反應性氣體。
濺鍍法於真空下實施。具體而言，就抑制濺鍍頻率降低、放電穩定性等觀點而言，濺鍍時之氣壓例如為1 Pa以下，較佳為0.7 Pa以下。
成膜溫度(基材溫度)例如為200℃以下，較佳為120℃以下，又，例如為-40℃以上，較佳為0℃以上。
又，為了形成所需厚度之導電碳層3，亦可適當設定靶材或濺鍍之條件等而實施複數次濺鍍法。
藉此，獲得於厚度方向上具備基材2及碳薄膜之中間物。
其次，對中間物之碳薄膜進行氧化處理。
作為氧化處理，只要為使存在於碳薄膜之上表面之氧原子量增大之方法即可，例如可列舉電漿處理、電化學處理。就製造容易性之觀點而言，較佳可列舉電化學處理。
於電化學氧化處理中，將中間物用作電化學測定之工作電極，施加大於其測定極限電壓(最大電壓)之電壓。
例如，於其電化學測定之電位窗(測定範圍)中，氧化側之最大值之電壓例如相對於銀/氯化銀參考電極為1.9 V之情形時，施加大幅度超過1.9 V之電壓(例如2.3 V以上)。
過量電壓之施加次數例如為複數次，具體而言為2次以上，較佳為5次以上，又，例如為20次以下。
藉此，碳薄膜之上表面之氧濃度增大，形成導電碳層3。結果，獲得於厚度方向上具備基材2及導電碳層3之碳電極1。
碳電極1之總厚度例如為2 μm以上，較佳為20 μm以上，又，例如為1000 μm以下，較佳為500 μm以下。
5.電化學測定用電極及電化學測定系統 碳電極1可用作各種電極，較佳為可用作實施電化學測定法之電化學測定用電極(較佳為工作電極)。
於將碳電極1用作電極之情形時，於碳電極1之上表面，就調整導電碳層3之露出面(電極面)之觀點而言，亦可設置被圖案化成所需形狀之絕緣層。又，碳電極1整體或導電碳層3亦可被圖案化成所需之形狀。作為絕緣層，可列舉上文之基材2中所述之高分子膜等。
作為電化學測定法，例如可列舉電位差測定法等電位差測定方法，例如導電率測定法、安培法、伏安法、交流阻抗法等電流測定方法等。
於本發明之電化學測定系統中，使用碳電極1作為工作電極。
具體而言，電位差測定方法中之電化學測定系統具備碳電極1、參考電極、測定該等電極間之電動勢之電位差計以及電解液。如參照圖2般，電流測定方法中之電化學測定系統4具備碳電極1、參考電極5、對向電極(相對電極)6、控制該等電極之電位之恆電位器7、測定於碳電極1及對向電極6之間流動之電流之電流計(組裝至恆電位器，故未圖示)以及電解液8(參照圖2)。
作為參考電極5，例如可列舉銀/氯化銀電極、飽和甘汞電極、標準氫電極等。作為對向電極6，例如可列舉鉑電極、金電極、鎳電極等。作為電解液8，例如可列舉磷酸氫鈉水溶液等磷酸系緩衝水溶液、或者硫酸水溶液等。
於電化學測定系統4中，將每單位面積之電流之閾值設為250 μA/cm2 時，電位窗之氧化側之電位值例如相對於銀/氯化銀參考電極為1.8 V以上，較佳為1.9 V以上，又，例如為2.5 V以下。若上述電位值為上述範圍，則能夠檢測尿苷酸、肌苷5'-三磷酸等高電位之化合物。
根據碳電極1及電化學測定系統4，導電碳層3具有sp2 鍵及sp3 鍵，於其上表面(厚度方向一面)，氧相對於碳之濃度比為0.07以上。因此，於氧化側(正電位側)，電位窗變寬。因此，可檢測出於高電位下檢測之物質。例如，可檢測出尿苷酸、肌苷5'-三磷酸等化合物。 尤其是，sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率為0.35以上，因此可擴大將氧之濃度比較高地設定為0.07以上時之電位窗之寬度。
尤其是尿苷酸具備RNA(尿嘧啶等)作為部分構造，因此，電化學測定1可用於RNA之定量。另一方面，肌苷5'-三磷酸為肌苷之磷酸加成物，肌苷為腺嘌呤之形成中間物或腺嘌呤之損傷物(脫胺基化物)，因此，能夠進行腺嘌呤之代謝路徑或損傷等評估。尤其是無需脫磷化即能夠進行肌苷之定量。此外，該等尿苷酸或肌苷類與食品之鮮味成分相關，因此亦可用於食品之分析。
再者，關於上述濃度比較高則電位窗變寬之機制，可如下所述進行推斷，但本發明並不限定於下述推斷。已知於石墨構造(sp2 部分)與金剛石構造(sp3 部分)中，以sp3 部分之電位窗寬，且推測於具有sp2 部分及sp3 部分之導電碳層3中，藉由氧化處理，氧侵入至sp2 部分，導電碳層表面之sp3 部分相對增加，因此電位窗變寬。推測該等情形係因sp3 鍵結之原子數之比率較高為0.35以上所引起。
6.變化例 圖1所示之碳電極1包含基材2及導電碳層3，但例如雖未圖示，亦可於基材2與導電碳層3之間、或基材2之下側進而具備1層或2層以上之功能層。作為功能層，例如可列舉阻氣層、導電層、密接層、表面平滑層、硬塗層等。再者，功能層包含中值粒徑為1.0 nm以下之粒子，或不包含粒子。藉此，可使功能層之上表面成為平坦面。 [實施例]
以下示出實施例及比較例，進一步具體地說明本發明。再者，本發明並不受限於任何實施例及比較例。又，以下記載中使用之調配比率(含有比率)、物性值、參數等具體數值可代替上述「實施方式」中記載之與其等對應之調配比率(含有比率)、物性值、參數等相當記載之上限值(定義為「以下」、「未達」之數值)或下限值(定義為「以上」、「超過」之數值)。
(實施例1) 準備厚度為300 μm之矽基板，藉由UBM濺鍍法於其上表面形成厚度為35 nm之碳層。再者，作為濺鍍法之條件，使用燒結碳作為靶材，將氬氣壓力設為0.6 Pa，將目標功率設為400 W，將基材溫度設為120℃以下。又，於矽基板與燒結碳靶(靶材)之間施加DC偏壓75 V。藉此，獲得具備基材及導電碳層之積層體。
將上述積層體作為工作電極，將銀/氯化銀電極作為參考電極，將鉑電極作為對向電極，並連接至恆電位器(BAS公司製造，商品名「CHI802」)，藉此，製作電化學測定系統。再者，作為電解液，使用50 mmol/L之磷酸緩衝液(50 mmol/L之NaH2 PO4 水溶液與50 mmol/L之Na2 HPO4 水溶液之混合溶液，pH7)。
於該電化學測定系統中，藉由實施5次「0 V→2.3 V→0 V」之電壓施加循環，而對積層體之表面進行氧化處理，其後，取出積層體。藉此，製造碳電極。
(實施例2) 實施8次電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(實施例3) 實施15次電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例1) 未實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例2) 於矽基板與燒結碳靶(靶材)之間施加RF偏壓10 W，且不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例3) 將目標功率自400 W變更為500 W，於矽基板與燒結碳靶(靶材)之間未施加DC偏壓，不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。其後，藉由UV(Ultraviolet，紫外線)/臭氧裝置將UV燈與碳電極(導電碳層之表面)之間之距離設定為5 mm而對電極表面進行UV照射30秒，而對導電碳層進行氧化處理，其後，取出電極。藉此，製造碳電極。
(比較例4) 於矽基板與燒結碳靶(靶材)之間不施加DC偏壓，且不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例5) 不實施電壓施加循環而使表面自然氧化，除此以外，與比較例4同樣地製造碳電極。
(比較例6) 將目標功率自400 W變更為300 W，將矽基板與燒結碳靶(靶材)之間之DC偏壓自75 V變更為40 V，不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例7) 將目標功率自500 W變更為400 W，將UV燈與碳電極(導電碳層之表面)之間之距離設定為7 mm，除此以外，與比較例3同樣地製造碳電極。
(實施例4) 將目標功率自400 W變更為450 W，將矽基板與燒結碳靶(靶材)之間之DC偏壓自75 V變更為50 V，不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(比較例8) 將目標功率自400 W變更為100 W，將矽基板與燒結碳靶(靶材)之間之DC偏壓自75 V變更為100 V，不實施電壓施加循環，除此以外，與實施例1同樣地製造碳電極。
(實施例5) 將電壓施加循環自「0 V→2.3 V→0 V」變更為「0 V→2.2 V→0 V」，又，將電壓施加循環之次數自5次變更為10次，除此以外，與比較例8同樣地製造碳電極。
(實施例6) 使用PET(Polyethylene Terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)基材代替矽基板，除此以外，與實施例1同樣地進行處理，而獲得積層體，繼而，製造碳電極。
(實施例7) 使用PET基材代替矽基板，進而於PET基材之上表面配置厚度1.3 μm之硬塗層，除此以外，與實施例4同樣地進行處理，獲得具備基材、硬塗層及導電碳層之積層體。繼而，製造碳電極。再者，硬塗層含有中值粒徑為15 nm之粒子。
(表面粗糙度之測定) 使用原子力顯微鏡(Digital Instruments公司製造，製品名「Nanoscope IV」)於500 nm×500 nm之範圍內測定各導電碳層之上表面之算術平均表面粗糙度Ra。
(膜厚之測定) 將X射線反射率法作為測定原理，使用粉末X射線繞射裝置(Rigaku公司製造之「RINT-2200」)，於下述＜測定條件＞下測定X射線反射率，利用解析軟體(Rigaku公司製造之「GXRR3」)對獲取之測定資料進行解析，藉此算出膜厚。關於解析，於下述＜解析條件＞下採用Si基板與碳膜之雙層模式，輸入碳膜之目標膜厚、表面粗糙度0.5 nm以及密度1.95 g/cm3 作為初始值，其後，實施與實測值之最小平方擬合，藉此對碳膜之膜厚進行解析。將結果示於表1～表2。
＜測定條件＞ 測定裝置：粉末X射線繞射裝置(Rigaku公司製造之「RINT-2000」) 光源：Cu-Kα射線(波長：1,5418 Å)，40 kV，40 mA 光學系統：平行光束光學系統 發散狹縫：0.05 mm 受光狹縫：0.05 mm 單色化、平行化：使用多層Goebel鏡 測定模式：θ/2θ掃描模式 測定範圍(2θ)：0.3～2.0° ＜解析條件＞ 解析軟體：Rigaku公司製造之「GXRR3」 解析方法：最小平方擬合 解析範圍(2θ)：2θ＝0.3～2.0° (氧濃度比之測定)(sp3 及sp2 之測定) 對於各導電碳層之上表面，於下述＜測定條件＞下實施X射線光電子光譜法。自藉此獲得之光譜圖(參照圖3及圖4)求出各峰面積，算出濃度比及碳原子數比。將氧相對於碳之濃度比(O/C)示於表1～表3。將sp3 鍵結之碳原子數相對於sp2 鍵結之碳原子數及sp3 鍵結之碳原子數之和之比(sp3 /sp3 ＋sp2 )示於表1～表3。
＜測定條件＞ 測定裝置：X射線光電子光譜分析(XPS)裝置(島津製作所公司製造，商品名「AXIS Nova」) X射線源：附羅蘭圓(Rowland circle)直徑500 mm之單色器之AlKα(1486.6 eV)，15 kV，10 mA 光電子光譜器：軌道半徑165 mm，靜電二重半球型分析儀/球面鏡分析儀複合型 檢測器：延遲線檢測器(DLD)系統 能量解析力：Ag3d5/2光電子峰值為半值寬0.48 eV以下 帶電中和：均勻低能量電子照射 (電位窗特性之測定) 於實施例4～7及比較例1～7之碳電極之上表面貼附形成有直徑2 mm之孔之絕緣膠帶，將碳電極之電極面積設為3.14 mm2 。
將該碳電極作為工作電極，將銀/氯化銀電極作為參考電極，將鉑電極作為對向電極，並連接至恆電位器(上述)，藉此，製作各實施例及比較例之電化學測定系統。再者，作為電解液，使用50 mmol/L之硫酸水溶液。
對於該等電化學測定系統之參考電極，於-2.4 V～+2.4 V之範圍內，以掃描速度0.1 V/s施加電位。將此時獲得之電流值為-500 μA/cm2 ～+500 μA/cm2 之電位範圍規定為電位窗之範圍。將此時之氧化側之最大電位示於表1～表2。
(釕活性) 關於實施例1～3，利用ΔEp值對Ru錯合物之電極活性進行評估。將其結果示於表1。表中，ΔEp值較低表示電極活性較高。
[表1]
表1
   基材 O/C比 釕活性 Δep(V)
實施例1 矽基板 0.08 0.48 79
實施例2 0.08 0.49 79
實施例3 0.10 0.53 85
[表2]
表2
   基材 O/C比 電位窗(V)[氧化側端部電位] 第1樣品/第2樣品
比較例2 矽基板 0.03 0.21 1.98 第2樣品
比較例3 矽基板 0.07 0.20 1.89 第1樣品
比較例4 矽基板 0.03 0.23 2.02 第2樣品
比較例5 矽基板 0.08 0.22 2.02 第1樣品
比較例6 矽基板 0.03 0.30 1.93 第2樣品
比較例7 矽基板 0.07 0.30 1.96 第1樣品
比較例1 矽基板 0.03 0.41 2.06 第2樣品
實施例4 矽基板 0.08 0.40 2.32 第1樣品
比較例8 矽基板 0.03 0.50 2.22 第2樣品
實施例5 矽基板 0.08 0.63 2.34 第1樣品
[表3]
表3
   基材 功能層 導電碳層 電位窗(V) [氧化側端部電位]
O/C比 膜厚(nm) 表面粗糙度Ra(nm)
實施例6 PET基材 - 0.09 0.40 35 0.9 1.94
實施例7 PET基材 硬塗層 0.09 0.40 35 14.2 1.82
再者，上述發明作為本發明之例示之實施形態而提供，但其僅為例示，並不能限定性地進行解釋。由該技術領域之業者明確之本發明之變化例包含於下述申請專利範圍內。 [產業上之可利用性]
電極例如配備於電化學測定系統等中。
1:碳電極 2:基材 3:導電碳層 4:電化學測定系統 5:參考電極 6:對向電極(相對電極) 7:恆電位器 8:電解液 Ra:導電碳層之上表面之表面粗糙度
圖1表示本發明之電極之一實施形態之剖視圖。 圖2表示使用圖1之電極之電化學系統之模式圖。 圖3表示藉由X射線光電子光譜法(寬掃描分析)測定實施例1之電極之上表面所得之光譜。 圖4表示藉由X射線光電子光譜法(窄幅掃描分析)測定實施例1之電極之上表面所得之光譜。
1:碳電極
2:基材
3:導電碳層

Claims (5)

  1. 一種電極，其特徵在於：具備基材及導電碳層， 該導電碳層配置於上述基材之厚度方向一側，具有sp2 鍵及sp3 鍵，且 於上述導電碳層之厚度方向一面，氧相對於碳之濃度比為0.07以上， sp3 鍵結之原子數相對於sp3 鍵結之原子數與sp2 鍵結之原子數之和之比率為0.35以上。
  2. 如請求項1之電極，其中上述導電碳層之厚度為5 nm以上200 nm以下。
  3. 如請求項1或2之電極，其中上述導電碳層之厚度方向一面之表面粗糙度Ra為1.0 nm以下。
  4. 如請求項1或2之電極，其為電化學測定用電極。
  5. 一種電化學測定系統，其特徵在於具備如請求項4之電極。
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