Evaluación de dopado con boro Diamond Electrodo Calidad y Aplicación a<em&gt; In Situ</em&gt; Modificación del pH local por agua Electrólisis

Resumen

Un protocolo se describe para la caracterización de los parámetros electroquímicos clave de un diamante dopado (BDD) electrodo de boro y solicitud ulterior de generación en los experimentos de pH situ.

Resumen

El boro de diamante dopado (BDD) electrodos han mostrado una promesa considerable como un material de electrodo, donde muchas de sus propiedades reportadas como ventana extendida disolvente, las corrientes de fondo bajo, resistencia a la corrosión, etc., surgen de la naturaleza catalíticamente inerte de la superficie. Sin embargo, si durante el proceso de crecimiento, sin diamantes-carbono (NDC) se incorpora en la matriz de electrodos, las propiedades electroquímicas cambiarán a medida que la superficie se vuelve más catalíticamente activo. Como tal, es importante que el electrochemist es consciente de la calidad y propiedades electroquímicas resultante clave del electrodo de BDD antes de su uso. En este trabajo se describe una serie de medidas de caracterización, incluyendo la microscopía Raman, capacitancia, ventana de disolvente y la electroquímica redox, para determinar si el electrodo BDD contiene insignificante NDC es decir insignificante sp ² de carbono. Una aplicación se pone de relieve que se aprovecha de la catalíticamente inertey la naturaleza resistente a la corrosión de una superficie NDC-libre, es decir, protones locales estable y cuantificable y la producción de hidróxido debido a la electrólisis del agua en un electrodo de BDD. Un enfoque para medir el cambio local de pH inducido por la electrólisis del agua usando óxido de iridio electrodos recubiertos con TDC también se describe en detalle.

Introducción

Elección de material del electrodo es de gran importancia cuando se realiza cualquier estudio electroanalítica. En los últimos años, sp ³ de carbono (diamante) dopado con boro suficiente para hacer que el material "-metal como" se ha convertido en una opción popular para una amplia gama de aplicaciones electroanalíticas debido a su excelente electroquímica (y térmicas y mecánicas) ^1,2 propiedades ^{, 3.} Estos incluyen resistencia a la corrosión bajo solución, temperatura y presión condiciones extremas ^{4 ventanas} de disolvente ultra-anchas, corrientes de fondo bajos, y la reducción de ensuciamiento, en comparación con otros materiales de los electrodos usados ​​comúnmente ^5-7,3. Sin embargo, el aumento no diamantes carbono (NDC: sp ²⁾ resultados de contenido en una ventana disolvente disminuyendo, aumentando las corrientes de fondo ^7,8, cambios en la integridad estructural y la sensibilidad hacia las diferentes especies redox esfera interior, por ejemplo. oxígeno ^9-12.

Nota para loMe aplicaciones, la presencia NDC es visto como una ventaja ^13. Además, si el material no contiene suficiente de boro se comportará como una de tipo p semi-conductor y mostrar sensibilidad reducida a las especies redox en la ventana potencial reductor, donde el material es más agotado de portadores de carga ^7. Por último, la química de la superficie de diamante dopado con boro (BDD) también puede desempeñar un papel en la respuesta electroquímica observada. Esto es especialmente cierto para las especies esfera interior que son sensibles a la química de superficie y bajar de diamante dopado donde un hidrógeno (H -) - superficie terminada puede hacer aparecer una BDD electrodo semiconductor "-metal como" ^7.

Para tomar ventaja de las propiedades superiores de BDD, a menudo es esencial que el material se dopa suficientemente y contiene tan poco como sea posible NDC. Dependiendo del método adoptado para hacer crecer el TDC, las propiedades pueden variar ^14,15. Este artículo primero sugiere un material y un elegidoguía de protocolo de caracterización rochemical para evaluar BDD idoneidad electrodo antes de su uso (es decir, el boro suficiente, mínimo NDC) y luego describe una aplicación basada en el cambio de pH localmente electroquímicamente utilizando el electrodo protocolo verificada. Este proceso se aprovecha de la resistencia superficial de NDC libre BDD hacia la corrosión o la disolución en virtud de la aplicación de los potenciales extremas aplicado (o corrientes) durante largos períodos de tiempo. En particular, el uso de un electrodo de BDD para generar protones estable (H ⁺⁾ o hidróxido (OH ^-) flujos debido a la electrólisis (oxidación o reducción, respectivamente) de agua en las proximidades de un segundo (sensor) ^16,17 se describe en el presente documento.

De esta manera es posible controlar el entorno de pH del sensor de una manera sistemática, por ejemplo, para experimentos de titulación pH, o para fijar el pH en un valor donde el proceso electroquímico es más sensible. Este último es especialmente útil paraaplicaciones en las que el sensor se coloca en la fuente, por ejemplo, río, lago, el mar y el pH del sistema no es óptimo para la medición electroquímica de interés. Dos ejemplos recientes incluyen: (i) generación de un bajo pH localizado, en una solución de pH neutro, para la electrodeposición y extracción del mercurio ^17; en cuenta BDD es un material preferido para la electrodeposición de metales debido a la ventana catódica extendida ^9,18,19. (ii) La cuantificación de la forma electroquímicamente detectable de sulfuro de hidrógeno, presente a un pH alto, por aumentar localmente el pH de neutro a fuertemente alcalina ^16.

Protocolo

NOTA: electrodos de BDD se cultivan más comúnmente usando técnicas de deposición química de vapor, que se adjunta a un sustrato de crecimiento. Salen de la cámara de crecimiento terminado-H (hidrofóbica). Si se cultiva lo suficientemente gruesa como la BDD se puede quitar desde el sustrato y se denomina independiente. La superficie de crecimiento BDD independiente es a menudo pulido para reducir significativamente la rugosidad superficial. Limpieza de la BDD en los resultados de ácido en un oxígeno (O) -terminated superficie.

1. Ácido Limpieza BDD

1. Coloque un vaso de precipitados de ácido sulfúrico concentrado (H _{2 SO} 4; ~ 2 ml o lo suficientemente profundo para cubrir el diamante) en un plato caliente a temperatura ambiente y se insertan BDD.
2. Añadir nitrato de potasio (KNO ₃₎ hasta que se disuelva ya no (~ 0,5 g en 2 ml), a continuación, cubrir con un vidrio de reloj y se calienta hasta ~ 300 ° C, la solución se volverá de color marrón cuando se calienta y el nitrato de potasio se disolverá.
   PRECAUCIÓN Se debe tener cuidado al manipular el ácido caliente!; guantes de goma, seguridad gmuchachas y bata de laboratorio se deben usar y este proceso debe llevarse a cabo en una campana de humos.
3. Deja que se caliente durante al menos 30 minutos o hasta que ya no hay ningún color marrón a la solución, a continuación, apague el plato caliente y dejar enfriar la solución a temperatura ambiente.
4. Deseche con cuidado del ácido diluyendo en agua RT y enjuague la BDD con agua destilada.
5. Mida el ángulo de contacto de la superficie, ver sección 1.2. Hidrofóbica (H-terminado) ^20,21 electrodos han informado de ángulos de contacto en el intervalo de 60-90 ° ^3, lo que reduce significativamente a medida que la superficie se vuelve hidrófilo a través de O-terminación.
6. (método opcional alternativo) Para electrodos película muy delgada (adjunto al sustrato de crecimiento y para evitar la delaminación película usando el tratamiento anterior), se lava una vez con 2-propanol y dos veces con agua desionizada en un baño de ultrasonidos. A continuación, adoptar uno de los tres procedimientos de limpieza siguientes (1) anódicamente polarizar el diamante durante 30 minutos a 10 mA cm ^{-2 En 1 M de ácido perclórico al 40 ° C 22; o (2) polarizar anódicamente el diamante durante 20 min a 10 mA cm -2 en ácido nítrico 1 M, a continuación, posteriormente polarizar catódicamente a 10 mA cm -2 durante otros 20 min en la misma solución o 23; (3) Ciclo de diamante entre 2 V en 0,1 MH _{2 SO} 4 hasta que una señal electroquímica estable se logra 7. Siga este con el paso 1.4.}

Medida 2. Ángulo de contacto

1. Coloque el diamante en la etapa de la muestra de un analizador de ángulo de contacto, asegurándose de que quede plana. Coloque una jeringa de 1 ml en el posicionador por encima de la etapa de la muestra, asegurar una aguja en el extremo. Llene la jeringa con agua desionizada.
2. Utilice el controlador z para bajar la jeringa a la muestra, utilice el x - y y - controladores de la cámara y / iluminador para alinear la jeringa por encima del centro del diamante.
3. Usando el software analizador de repetición de dispensación 1 l volumes de agua fuera de la jeringa hasta que se forme gotitas en la punta de la aguja, visibles en la imagen de la cámara (nunca más de 10 l). Baje la aguja para depositar la gota sobre la superficie y ajustar la iluminación para el máximo contraste.
4. Reunir una imagen y aplicar caer software de análisis de la forma, utilizando el método de la sección cónica. Haga clic en "encontrar la línea de base" en el software y haga clic en "computación", seguido de "tangente".
   NOTA: este procedimiento detecta la línea de base y se ajusta a una ecuación de la cónica (elíptica) gota forma; un ángulo de contacto, θ, se dibuja entre la línea de base y la tangente en el punto de contacto de tres fases.

3. BDD caracterización de Materiales

1. Análisis Raman para sp ² / sp ³ contenidos
   1. Realizar Raman (véase la referencia ^{14 para} una guía de práctica Raman Spectroscopy) en varias áreas diferentes del electrodo de BDD, ²⁴ uso de un 514,5 nm o532 nm láser, que hace hincapié en sp ² de contenido, se defiende.
   2. Encienda el espectrómetro de micro-Raman y permitir ~ 30 min para el detector CCD se enfríe. Compruebe la lente adecuada, rejilla de difracción y los filtros están en su lugar para su uso con el láser de elección.
   3. Calibrar el sistema usando una de silicio (Si) muestra de calibración. Coloque el sustrato de Si en la cámara de instrumento y se centran ópticamente en la muestra con el microscopio. Cierra la puerta de la cámara. Cambiar a la vista con láser y comprobar el punto láser está bien definido y circular. Calibrar el uso del software, haga clic en "Herramientas", seguido de "calibración" "calibración rápida" y luego luego "ok".
   4. Retire el sustrato de Si de la cámara y vuelva a colocar con el electrodo de BDD. Ópticamente enfocar el microscopio en el área de interés, cambiar a la vista con láser y abrir el obturador para comprobar que el láser se enfoca. Cierre el obturador.
   5. Realice una medición Raman mediante el software; click "medición" y luego "Nuevo" y luego "adquisición espectral." establecer el rango de número de onda de medición para cubrir las características de interés, para BDD esto es 200 - 1800 cm ^-1; establecer el tiempo de adquisición de exploración (<10 segundos); ajustar la potencia del láser a 100% (para BDD) y; establecer el número de acumulaciones (repetición de exploraciones) a cinco (para BDD). Si el espectro resultante es muy ruidoso más acumulaciones pueden ser necesarios. Presione carrera y guardar el espectro resultante para el análisis. Tome una fotografía de la zona Raman se realizó en el uso del vídeo en directo. Guarda la imagen como referencia.
   6. Tenga en cuenta las máximas ~ 1.332 cm ^-1 en el espectro que indica sp ³ diamantes (Figura 1); el más amplio sea el pico de los más defectos presentes ^3,25.
   7. Observe cualquier NDC - indicado por un pico ancho G centrada a 1.575 ^{cm-1 26,} en los espectros (Figura 1A y 1B), procedente de la estiramiento de sp emparejado ^{2 sitios; cuanto mayor es la intensidad del pico más NDC presentes.
      NOTA: los bonos pi formados por sp 2 C son más polarizable que sp 3 σ bonos y están resonantemente reforzada por los láseres visibles, dando lugar a más amplia, más dominante, los picos G 25. Tenga en cuenta que el método exacto utilizado para realizar análisis puede variar entre diferentes instrumentos y software.}

4. Caracterización electroquímica

1. Preparación de contactos óhmicos
   1. Independiente BDD
      1. Usando técnicas estándar por bombardeo iónico (o evaporarse) la parte trasera del BDD con titanio (Ti) / oro (Au) 10 nm / 300 nm, utilizando un tartamudo / evaporador a presiones por debajo de 1 × 10 ^-5 mbar. Si una fuente de tres de destino está disponible, más idealmente es Ti 10 nm / platino (Pt) 10 nm / 300 nm Au para evitar la difusión de Ti en el Au.
      2. Recocido de 5 horas a 400 ° C (presión atmosférica) que permite el Ti para formar carburo de titanio, CRUCIAL para la formación de un contacto óhmico ^27.
         Nota: Si la superficie posterior de la BDD es muy pulido (~ nm rugosidad), entonces es preferentemente para hacer rugosa la superficie antes de la deposición por pulverización catódica para asegurar un recubrimiento más robusto. Esto se puede lograr mediante, por ejemplo, láser de baja potencia micromecanizado de la superficie (la eliminación de <30 micras de material).
   2. Diamantes de película delgada crecido sobre un sustrato conductor
      1. Pulverización catódica / evaporar el anterior, pero con la cara superior, usando una máscara de sombra colocar suavemente sobre la superficie superior para evitar contacto con la parte superior de todo el electrodo.
         O
      2. Raspe la parte posterior del substrato conductor usando una pluma con punta de diamante. Luego cubra el área rayada con la realización de pasta de Ag o una pintura conductora similares pintando en una capa delgada con un pequeño pincel. Finalmente, conectar eléctricamente conectando cables de cobre con epoxi conductor.
         Nota: Hay una variedad de maneras de preparar la BDD después electorical contacto como se describe en la referencia 4, por ejemplo, si la BDD se puede mecanizar en estructuras más pequeñas, el precinto en vidrio o epoxi, o si todavía unido a la abrazadera de oblea / adjuntar una célula electroquímica a la superficie superior.
2. Las mediciones de capacitancia
   1. Preparar a 20 ml de 0,1 M KNO solución ₃ pesando 0,20 g en agua doblemente destilada (esto la calidad del agua se recomienda en todo, la resistividad 18,2 M cm). Limpie el electrodo antes de su uso, ya sea por el pulido de alúmina o electroquímicamente ciclismo en ácido diluido (véase la sección 1 NOTA) ^16,23,28.
   2. El uso de un potenciostato ejecutar voltamogramas cíclicos (CV) a 0,1 V sec ^-1 entre -0,1 V y 0,1 V, a partir de 0 V, con el BDD como el electrodo de trabajo frente a un electrodo de referencia común, por ejemplo, plata / cloruro de plata (Ag / AgCl ) o un electrodo de calomelanos saturado (SCE), y un contador de electrodo de Pt. Analizar el segundo CV.
      NOTA: La figura 2A Muestra una curva de capacitancia típica grabado con una estructura metálica autoportante dopado electrodos de BDD.
   3. Medir la magnitud total de corriente a 0 V de la curva de capacitancia registrado y dividir por 2, este valor es "i". Determine la capacitancia, C, utilizando el valor de i, con la ecuación 1, normalizar con respecto al electrodo de área (que representa la rugosidad superficial en su caso) y la cotización en mF cm ^-2. De alta calidad, "-metal como" BDD tiene una capacitancia << 10 mF cm ^-2. Utilice los datos de trazado de software para presentar y analizar los datos.
      i = C (Vt ^-1) (Ec. 1);
      donde i es la corriente (A) y (V t ^-1) es la velocidad de barrido potencial.
3. Solvente Ventana
   1. Limpie el electrodo como en el paso 4.2.1. El uso de un potenciostato ejecutar un CV en 0,1 M KNO ₃ a 0,1 V sec ^-1 de 0 V a -2 V después entre -2 y 2 V V unand de nuevo a 0 V con el BDD como el electrodo de trabajo frente a un electrodo de referencia común y Pt contraelectrodo. Repetir. Analizar el segundo CV, un ejemplo CV se muestra en la Figura 2B.
   2. Convertir la corriente a la densidad de corriente (mA cm ^-2), teniendo en cuenta la rugosidad superficial, y citan la ventana solvente como la ventana de potencial definido por los límites actuales de ± 0,4 mA cm ^-2 en ambas direcciones. ^7,29 Utilice los datos de trazado de software presentar y analizar los datos.
   3. Observe la evidencia de NDC (sp ² de carbono) en la ventana de disolvente; la reacción de reducción de oxígeno se ve favorecida en NDC que es claramente evidente en la ventana reductora. La oxidación de la SP ² grupos que contienen también resulta en picos característicos justo antes de la electrólisis del agua en la ventana anódica (Figura 2B).
      NOTA: alta calidad "metálicos" electrodos TDC tienen ventanas solventes >> 3 V, no son compatibles con la reac reducción de oxígenoción (ORR) en 0,1 M _KNO3 (o la ORR es fuertemente cinéticamente retraso) y mostrar las firmas de oxidación NDC insignificantes.
4. Redox Electroquímica
   1. Limpie el electrodo como en el paso 4.2.1.
   2. El uso de un CV récord potenciostato en 1 mM de rutenio (Ru hexaamina (NH _{3) 6} ³⁺⁾ y 0,1 M _KNO3 entre 0,2 V y -0,8 V frente a SCE, para velocidades de barrido en el rango de 0,05 V ^s-1 - 0,2 V seg ^-1.
      NOTA: Esta pareja demuestra la transferencia de electrones rápido y es electroactivo en una región que desafía tipo p semiconductor BDD. sp ² que contiene BDD también mostrará la ORR en esta región, la señal para el último es más evidente a medida que la concentración de Ru (NH _{3) 6} ³⁺ disminuye.
   3. Medir la separación entre la tensión anódica y catódica de corriente de pico (Δ E _p) de la CV grabado, y la temperatura como se ha descrito ^20.Para "metal-como" óhmicamente contactarse BDD terminado en oxígeno a 298 K, Δ E _p <70 mV ^30,31. Más grandes _valores de p Δ E son sintomáticos de un pobre contacto óhmico o un contenido de boro inferior, como se muestra en la Figura 2C para electrodos de BDD de densidades de dopado en el rango de 9,2 × 10 ¹⁶ × 10 3 ²⁰ B átomos cm ^-3.
   4. Mida la corriente de pico de la exploración hacia adelante, i _p, y se correlacionan con la que se espera a partir de la ecuación Randles Sevcik 2 (citado a 298 K) ^3,30, suponiendo que el electrodo está en la geometría y lo suficientemente grande en forma de disco (diámetro 1 mm) que la difusión lineal domina. Utilice los datos de trazado de software para presentar y analizar los datos.
      i _p = 2,69 × 10 ⁵ n ^3/2 AD ^1/2 cv ^media (eq 2)
      donde nes el número de electrones transferidos, A es el área (cm ^2), D es el coeficiente de difusión (cm ² seg ^-1), c es la concentración (mol cm ^-3) y V es velocidad de barrido (V seg ^-1).

5. pH Generación: Preparación del Electrodo de pH sensible y pH Generación

1. Iridium óxido (sensible al pH) Preparación de la solución
   1. Preparar una solución de _KNO3 20 ml 0,1 M como en la sección 5.4.1. Añadir 5 gotas de solución indicadora de fenolftaleína con una pipeta Pasteur y revolver (esto es suficiente para ver una respuesta a ojo, pero para un color más intenso, añadir más gotas). Coloque el electrodo de trabajo BDD y Pt contador de electrodo en la solución.
   2. Ajustar el pH de la solución a 10,5 por adición de sal de cloruro de potasio anhidro, se agita continuamente. Deja cubierta y agitar durante 48 h a RT a estabilizarse, en esta etapa la solución pasará gradualmente de color amarillo-verde paraazul púrpura. Almacenar en un refrigerador a 3 ° C.
2. pH sensible Iridium Óxido de Cine de deposición
   1. El uso de un potenciostato ejecutar un CV en la solución de óxido de iridio entre 0 V y 1 V frente a SCE para determinar el potencial en el que se graba la corriente máxima. Este es el potencial de deposición, E _dep como se muestra en la Figura 3A, por lo general se extiende entre ~ + 0,6 V - 0,85 V; puede variar dependiendo de un número de factores tales como la temperatura, etc. material de electrodo ^{32, 33}
   2. Usando cronoamperometría con un potenciostato, paso el potencial de 0 V ("E inicial" y "Low E" en el software), donde no la electrólisis se produce a E _dep ("High E" en el software), por un período de tiempo de 0,2 segundos por paso, repetir 100x.
   3. Ejecutar un CV entre 0 V y 1 V en 0,1 MH ₂ SO _{4 para} la IRO _x depositado electrodo. El carácterISTIC CV forma se muestra en la Figura 3B. Una densidad de corriente en el rango de ~ 0,6 mA cm ^-2 - 0,7 mA cm ^-2 para el primer pico anódico (correspondiente a un espesor de película promedio de ~ 8 nm para 0,7 mA cm ^-2), indica una película sensible al pH estable ^{34, 35.}
   4. Si la densidad de corriente es menor que 0,6 mA cm ^-2 repita los pasos 5.2.2 - 5.2.4 hasta que se alcance este valor. Deje el electrodo en la solución tampón de pH 7 durante 24 horas para hidratar como la respuesta de la película IrO _x es la hidratación dependiente ^33.
3. IrO _x Film pH Caracterización
   1. Prepare una serie de soluciones tampón que cubren el intervalo de pH de interés (pH 2 - pH 12), estos pueden ser hechas en casa (por ejemplo Carmody ³⁶⁾ o comercialmente adquirida.
   2. Enjuagar el electrodo con agua destilada. Coloque la IRO _x electrodo y electrodo de referencia en la solución tampón de pH bajo. El uso de un potenciostatoregistrar el potencial de circuito abierto (OCP) durante 30 s, con tres repeticiones. Retire el electrodo de la solución, enjuague y el lugar en el próximo buffer.
   3. Repita el paso 5.3.2 para cada buffer, luego repita la serie de al menos dos veces. Terreno pH vs. OCP, la curva de calibración para la respuesta de la película. Una película IrO _x exhibe una pendiente con un gradiente entre 59 - 80 mV por década ^37.
      NOTA: La figura 3C muestra un gráfico ejemplo de calibración para un sensor de pH IrO _x éxito en BDD.
4. El uso de un generador de pH y sistema de medición
   NOTA: esto supone el uso de un sistema de electrodos de doble donde un electrodo está recubierto con la película IrO _x (por ejemplo, disco) y el segundo (por ejemplo, anillo de BDD) generará H ⁺ o ^OH - galvanostáticamente a partir de la electrólisis del _agua.
   1. Preparar una solución de KNO ₃ 20 ml 0,1 M mediante la adición de agua desionizada a la sal. Conecte la IRO _x recubiertoelectrodo como el electrodo de trabajo en un sistema de dos electrodos, con el segundo electrodo de un electrodo de referencia estable por ejemplo, SCE. Medir la OCP usando un potenciostato, para establecer el pH de partida.
   2. Conecte el electrodo generador a un sistema adecuado galvanostático dos electrodos con un electrodo opuesto, por ejemplo, papel de Pt, y repita el paso 5.4.1, pero después de un período de tiempo definido aplicar una corriente al electrodo generador.
      NOTA: encontramos corrientes en el rango de 0 a ± 50 mu son adecuadas con nuestros electrodos TDC; corrientes más grandes dan lugar a la evolución de gas apreciable. La magnitud y dirección de la corriente depende del resultado deseado; una corriente positiva dará como resultado un cambio a pH más ácido y una corriente negativa a pH más alcalino, cuanto mayor sea la corriente mayor será el cambio de pH.
   3. Utilizando el potenciostato, registrar el cambio de OCP en respuesta a la corriente galvanostático, espere hasta que la respuesta se estabilice. A continuación, coloque la IRO _x electrodo en tampón pH 7 durante 10 min para volver a equilibrar la película IrO _x.
   4. Repita los pasos 5.4.2 al 5.4.3 con diferentes corrientes aplicadas, hasta que se han recogido todos los datos requeridos. Sinopsis de los datos utilizando la curva de calibración obtenida en el apartado 5.3 para convertir OCP al pH, un conjunto de datos ejemplo se muestra en la Figura 4A. Quite la película IrO _{x usando} el pulido alúmina o pulsante en 0,1 MH _{2 SO} 4 de 2 V a -2 V de 0,2 seg, × 100. Aplicar sobre el sistema de medición de interés.
5. Evaluación visual de la generación de pH local
   1. Preparar una solución de _KNO3 20 ml 0,1 M como en la sección 5.4.1. Añadir 5 gotas de solución indicadora de fenolftaleína con una pipeta Pasteur y revolver (esto es suficiente para ver una respuesta a ojo, pero para un color más intenso, añadir más gotas). Coloque el electrodo de trabajo BDD y Pt contador de electrodo en la solución.
   2. Aplicar una corriente negativa al electrodo de trabajo utilizandoun galvanostato como en el paso 5.4.2 (por ejemplo ~ -0,6 mA cm ^-2) tal que la solución cambia de color desde incoloro a rosa. Esto ahora localmente genera una solución que es a pH ≥ 10,5.
   3. Repita el paso 5.5.1 con 5 gotas de solución de rojo de metilo en lugar de fenolftaleína y revuelva. Aplicar una corriente (por ejemplo, ~ 6,6 mA cm ^-2) suficientemente positivo tal que la solución cambia de color de amarillo a rojo. Esto ahora localmente genera una solución que es a pH 4,2 ≤ ^38.

Resultados

Espectros y electroquímicos características Raman fueron obtenidos para representativas electrodos macrodisc BDD con diferentes densidades de dopado, y ambos niveles significativos y insignificantes de NDC, las Figuras 1 y 2. Las Figuras 1A y B muestran datos típicos Raman para NDC que contiene microcristalina película delgada BDD y grano más grande BDD independiente, dopado por encima del umbral me...

Discusión

Comenzando con una superficie de O-terminados se abogó porque la superficie H-terminado es electroquímicamente inestable, especialmente a altas potenciales anódicos ^7,40,41. Cambio de la terminación de la superficie puede afectar a la cinética de transferencia de electrones de las parejas esfera interior, tales como la electrólisis del agua (usa en este documento para cambiar el pH de la solución local). Además, si el BDD contiene significativa NDC en los límites de grano es también posible que tras...

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
Pt Wire			Counter Electrode
Saturated Calomel Electrode	IJ Cambria Scientific Ltd.	2056	Reference Electrode (alternatively use Ag|AgCl)
BDD Electrode			Working Electrode
Iridium Tetrachloride	VWR International Ltd	12184.01
Hydrogen Peroxide	Sigma-Aldrich	H1009	(30% w/w) Corrosive
Oxalic Acid	Sigma-Aldrich	241172	Harmful, Irritant
Anhydrous Potassium Chloride	Sigma-Aldrich	451029
Sulphuric Acid	VWR International Ltd	102765G	(98%) Corrosive
Potassium Nitrate	Sigma-Aldrich	221295
Hexaamine Ruthenium Chloride	Strem Chemicals Inc.	44-0620	Irritant
Perchloric Acid	Sigma-Aldrich	311421	Oxidising, Corrosive
2-Propanol	Sigma-Aldrich	24137	Flammable
Nitric Acid	Sigma-Aldrich	695033	Oxidising, Corrosive
Sputter/ Evapourator			With Ti & Au targets
Raman			514.5 nm laser
Annealing Oven			Capable of 400 °C
Ag paste	Sigma-Aldrich	735825	or other conductive paint
Potentiostat
pH Buffer solutions	Sigma-Aldrich	38740-38752	Fixanal buffer concentrates
Phenolphthalein Indicator	VWR International Ltd	210893Q
Methyl Red Indicator	Sigma-Aldrich	32654