Valutazione del Boro Doped Diamante elettrodi Qualità e applicazioni per<em&gt; In Situ</em&gt; Modifica del pH locale da acqua Elettrolisi

Riepilogo

Un protocollo è descritto per la caratterizzazione dei parametri chiave elettrochimici di boro diamante drogato (BDD) elettrodo e la successiva domanda di esperimenti in situ generazione pH.

Abstract

Boron diamante drogato (BDD) elettrodi hanno dimostrato molto promettente come materiale degli elettrodi dove molte delle loro proprietà riportate come esteso finestra solvente, basse correnti di fondo, resistenza alla corrosione, ecc, derivano dalla natura cataliticamente inerte della superficie. Tuttavia, se durante il processo di crescita, non-diamante-carbonio (NDC) viene incorporato nella matrice elettrodi, le proprietà elettrochimiche cambiano mentre la superficie diventa più cataliticamente attivo. Come tale, è importante che la elettrochimico è consapevole della qualità e conseguente principali proprietà elettrochimiche dell'elettrodo BDD prima dell'uso. Questo articolo descrive una serie di fasi di caratterizzazione, tra cui la microscopia Raman, capacità, finestra solvente e redox elettrochimica, per accertare se l'elettrodo BDD contiene trascurabile NDC e quindi trascurabile sp ² di carbonio. Un'applicazione è evidenziato che sfrutta il cataliticamente inertee la natura resistente alla corrosione di una superficie NDC privo cioè protoni locale stabile e quantificabile e la produzione di idrossido causa di elettrolisi dell'acqua ad un elettrodo di BDD. Un approccio per misurare la variazione del pH locale indotta mediante elettrolisi dell'acqua utilizzando ossido di iridio elettrodi rivestiti BDD è anche descritto in dettaglio.

Introduzione

Scelta del materiale degli elettrodi è di grande importanza per lo svolgimento di qualsiasi studio elettroanalitica. Negli ultimi anni, sp ³ del carbonio (diamante) drogato con boro sufficiente a rendere il materiale "metal-like" è diventato una scelta popolare per una vasta gamma di applicazioni elettroanalitiche grazie alla sua eccellente elettrochimica (e termiche e meccaniche) proprietà ^{1,2 , 3.} Questi includono la resistenza alla corrosione sotto soluzione, temperatura e pressione estreme ^{4 finestre} solvente ultra-larga e bassa sfondo correnti, e ridotto sporcamento, rispetto ad altri materiali elettrodici comunemente usati ^5-7,3. Tuttavia, l'aumento non-diamante-carbonio (NDC: sp ²⁾ Opere risultati in una finestra di solvente in diminuzione, l'aumento delle correnti di fondo ^7,8, cambiamenti sia l'integrità strutturale e la sensibilità verso diverse specie redox sfera interiore, ad esempio. ossigeno ^9-12.

Nota per cosìmi applicazioni, presenza NDC è visto come vantaggioso ^13. Inoltre, se il materiale non contiene boro sufficiente si comporterà come p-tipo semiconduttore e mostra una ridotta sensibilità alle specie redox nella finestra potenziale riduttivo, dove il materiale è più impoverito di portatori di carica ^7. Infine, la chimica superficiale del boro diamante drogato (BDD) può anche giocare un ruolo nella risposta elettrochimica osservata. Questo è particolarmente vero per le specie a sfera interna che sono sensibili alla superficie chimica e abbassare diamante drogato dove un idrogeno (H -) - superficie chiuso possa far apparire un elettrodo BDD semiconduttore "metal-like" ^7.

Per sfruttare le proprietà superiori di BDD, è spesso necessario il materiale è sufficientemente drogato e contiene il meno possibile NDC. A seconda del metodo adottato per far crescere il BDD, le proprietà possono variare ^14,15. Questo documento suggerisce primo un materiale e di un elettorochemical Guida protocollo di caratterizzazione per la valutazione BDD elettrodo idoneità prima dell'uso (cioè boro sufficiente, minimo NDC) e poi descrive una applicazione basata sul cambiamento localmente pH elettrochimica tramite l'elettrodo protocollo verificata. Questo processo sfrutta la resistenza superficiale del NDC-libera BDD verso corrosione o la dissoluzione sotto il controllo di potenziali estreme applicato (o correnti) per lunghi periodi di tempo. In particolare l'uso di un elettrodo BDD per generare protone stabile (H ⁺⁾ o idrossido (OH ^-) fondenti causa dell'elettrolisi (ossidazione o riduzione rispettivamente) di acqua in prossimità di un secondo (sensore) ^16,17 è descritto qui.

In questo modo è possibile controllare l'ambiente pH del sensore in modo sistematico, ad esempio per esperimenti di titolazione pH, o per fissare il pH ad un valore in cui il processo elettrochimico è più sensibile. Quest'ultimo è particolarmente utile perapplicazioni in cui il sensore è posto alla fonte, ad esempio fiume, mare e il pH del sistema non è ottimale per la misura elettrochimica di interesse. Due esempi recenti comprendono: (i) generazione di un basso pH localizzata, in una soluzione a pH neutro, per l'elettrodeposizione e stripping di mercurio ^17; notare BDD è un materiale preferito per elettrodeposizione di metalli grazie alla finestra catodica estesa ^9,18,19. (ii) La quantificazione della forma elettrochimicamente rilevabile di solfuro di idrogeno, presente a pH elevato, aumentando localmente il pH da neutro a fortemente alcalina ^16.

Protocollo

NOTA: elettrodi BDD sono più comunemente coltivate utilizzando tecniche di deposizione di vapore chimico, attaccato ad un substrato di crescita. Lasciano la camera di crescita H-terminato (idrofobico). Se coltivata abbastanza spessa BDD può essere rimosso dal substrato e si definisce indipendente. La superficie di crescita BDD freestanding è spesso lucidato per ridurre in modo significativo la rugosità superficiale. Pulizia del BDD nei risultati di acido in un ossigeno (O) di superficie -terminated.

1. Acido Pulizia BDD

1. Posizionare un bicchiere di acido solforico concentrato _(H 2 SO 4; ~ 2 ml o abbastanza in profondità per coprire il diamante) su un piatto caldo a temperatura ambiente e inserire il BDD.
2. Aggiungere nitrato di potassio (KNO _{3) fino} dissolve non più (~ 0,5 g in 2 ml), poi coprire con un vetro d'orologio e calore a ~ 300 ° C, la soluzione diventa marrone come si riscalda e il nitrato di potassio si dissolverà.
   ATTENZIONE Si deve prestare attenzione quando si maneggiano acido caldo!; guanti di gomma, di sicurezza glasses e camice da laboratorio dovrebbero essere indossati e questo processo dovrebbero essere condotte in una cappa aspirante.
3. Lasciare riscaldare per almeno 30 minuti o fino a quando non vi è più alcun colore marrone alla soluzione, quindi spegnere la piastra calda e lasciare la soluzione raffreddare a RT.
4. Smaltire con cura dell'acido diluendo in acqua RT e sciacquare il BDD con acqua distillata.
5. Misurare l'angolo di contatto di superficie, vedere la sezione 1.2. Idrofobo (H-terminato) ^20,21 elettrodi hanno riportato angoli di contatto nell'intervallo 60-90 ° ^3, che riduce significativamente la superficie è resa idrofila tramite O-terminazione.
6. (metodo facoltativo alternativo) Per elettrodi a film molto sottili (attaccato al substrato di crescita ed evitare pellicola delaminazione utilizzando il trattamento di cui sopra), lavare una volta con 2-propanolo e due volte con acqua deionizzata in un bagno ad ultrasuoni. Poi, adotta uno dei tre seguenti procedure di pulizia (1) anodicamente polarizzare il diamante per 30 min a 10 mA cm ^{-2 In 1 M di acido perclorico al 40 ° C 22; o (2) anodicamente polarizzare il diamante per 20 minuti a 10 mA cm -2 in 1 M di acido nitrico, successivamente catodicamente polarizzare a 10 mA cm -2 per altri 20 min nella stessa soluzione 23 o; (3) Ciclo diamante tra 2 V a 0,1 MH ₂ SO ₄ fino a quando un segnale elettrochimico stabile è raggiunto 7. Seguire questo con passo 1.4.}

2. Angolo di contatto di misura

1. Posizionare il diamante sul palco campione di un analizzatore di angolo di contatto, assicurando che sia piatta. Inserire una siringa da 1 ml nel posizionatore sopra la fase del campione, fissare un ago all'estremità. Riempire la siringa con acqua deionizzata.
2. Utilizzare il controllore z per abbassare la siringa al campione, utilizzare il x - y - e controllori e la fotocamera / illuminatore per allineare la siringa sopra il centro del diamante.
3. Utilizzando il software analizzatore di erogazione ripetere 1 ml volumes di acqua dalla siringa fino ad ottenere una gocciolina sulla punta dell'ago, visibili dell'immagine della telecamera (non più di 10 microlitri) su. Abbassare l'ago a depositare la goccia sulla superficie e regolare l'illuminazione per massimo contrasto.
4. Raccogliere l'immagine e applicare rilasciare software di analisi forma, utilizzando il metodo conica. Fai clic su "trovare base" nel software, e quindi fare clic su "calcolo" seguito da "tangenti".
   NOTA: questa procedura individua la linea di base e si inserisce un'equazione conica per la (ellittica) cadere forma; un angolo di contatto, θ, è tracciata tra la linea di base e la tangente nel punto di contatto trifase.

3. BDD Materiale Caratterizzazione

1. Analisi Raman per sp ² / sp ³ contenuti
   1. Eseguire Raman (vedi riferimento ^{14 per} una guida pratica Raman Spectroscopy) in diverse aree diverse dell'elettrodo BDD, ²⁴ utilizzo di un 514,5 nm o532 nm laser, che sottolinea sp ² di contenuti, è sostenuto.
   2. Accendere lo spettrometro micro-Raman e consentire ~ 30 min per il rivelatore CCD raffreddare. Controllare l'obiettivo appropriato, reticolo di diffrazione e filtri sono in atto per l'uso con il laser di scelta.
   3. Calibrare il sistema utilizzando un campione di calibrazione di silicio (Si). Posizionare il substrato di Si nella camera di strumento e concentrarsi otticamente sul campione con il microscopio. Chiudi la porta alla camera. Passare alla visualizzazione del laser e controllare il punto laser è ben definito e circolare. Calibrare l'utilizzo del software, fare clic su "strumenti" seguito da "taratura" "calibrazione rapida" quindi quindi "ok".
   4. Rimuovere il substrato di Si dalla camera e sostituire con l'elettrodo BDD. Otticamente concentrarsi microscopio sulla zona di interesse, passare alla visualizzazione laser e aprire l'otturatore per verificare che il laser è focalizzato. Chiudere l'otturatore.
   5. Effettuare una misurazione Raman utilizzando il software; click "misura", allora "nuovo", quindi "acquisizione spettrale." impostare l'intervallo di misura numero d'onda per coprire le caratteristiche di interesse, per BDD questo è di 200 - 1.800 centimetri ^-1; impostare il tempo di acquisizione di scansione (<10 sec); impostare la potenza del laser di 100% (per BDD) e; impostare il numero di accumuli (scansioni ripetizione) a cinque (per BDD). Se lo spettro risultante è molto rumoroso più accumuli possono essere necessarie. Premere corsa e salvare lo spettro risultante per l'analisi. Scatta una foto della zona Raman è stata eseguita utilizzando il video in diretta. Salvare l'immagine come riferimento.
   6. Osservare i picchi ~ 1.332 cm ^-1 nello spettro che indica sp ³ diamante (figura 1); più ampio è il picco più difetti presenti ^3,25.
   7. Osservare qualsiasi NDC - indicata da un picco ampio G centrato a 1.575 cm ^{-1 26,} negli spettri (Figura 1A e 1B), proveniente dalla stiramento sp accoppiato ^{2 siti; maggiore è l'intensità di picco più NDC presente.
      NOTA: i legami ¸ formati da sp 2 C sono più polarizzabile di sp 3 σ obbligazioni e sono di risonanza arricchisce di laser visibili, portando a più ampio, più dominante, G picchi di 25. Si noti che il metodo esatto utilizzato per eseguire analisi può variare tra i diversi strumenti e software.}

4. Caratterizzazione elettrochimica

1. Preparazione contatti ohmici
   1. Freestanding BDD
      1. Usando tecniche standard per polverizzazione catodica (o evaporare) la parte posteriore del BDD con titanio (Ti) / oro (Au) 10 nm / 300 nm, utilizzando un sputterer / evaporatore a pressioni inferiori a 1 × 10 ^-5 mbar. Se una fonte di tre bersaglio è disponibile, più idealmente è Ti 10 nm / platino (Pt) 10 nm / Au 300 nm per evitare la diffusione di Ti in Au.
      2. Anneal per 5 ore a 400 ° C (pressione atmosferica) permettendo Ti formare carburo di titanio, CRUCial per la formazione di un contatto ohmico ^27.
         NOTA: se la superficie posteriore del BDD è molto lucido (~ nm rugosità), allora è preferibilmente irruvidire la superficie prima di polverizzazione catodica per garantire un rivestimento più robusto. Ciò può essere ottenuto, ad esempio, bassa potenza laser micromachining superficie (rimuovendo <30 micron di materiale).
   2. Sottile pellicola diamante cresciuto su un substrato conduzione
      1. Sputter / evaporare come sopra, ma per la faccia superiore, utilizzando una maschera ombra delicatamente posto sulla superficie superiore per evitare all'inizio contattando dell'intero elettrodo.
         O
      2. Scratch retro del substrato condurre utilizzando una penna con punta di diamante. Poi rivestire la zona graffiata di condurre Ag pasta o una vernice conduttiva da pittura su uno strato sottile con un pennello piccolo. Infine, collegare elettricamente allegando fili di rame con resina epossidica conduttivo.
         NOTA: ci sono una varietà di modi per preparare il BDD dopo elettiRical contatto come descritto nel riferimento 4, ad esempio se il BDD può essere lavorato in strutture più piccole, un sigillo in vetro o resina epossidica, o se ancora attaccato al morsetto wafer / allegare una cella elettrochimica per la superficie superiore.
2. Misure di capacità
   1. Preparare a 20 ml di 0,1 M KNO soluzione ₃ pesando 0,20 g in acqua bidistillata (questa la qualità dell'acqua è raccomandato per tutto, resistività 18,2 M cm). Pulire l'elettrodo prima di utilizzare sia per la lucidatura allumina o elettrochimicamente bicicletta in acido diluito (vedi capitolo 1 NOTA) ^16,23,28.
   2. Utilizzando un potenziostato eseguire voltammograms ciclici (CV) a 0,1 V ^sec-1 tra il -0,1 V e 0,1 V, a partire da 0 V, con il BDD come elettrodo di lavoro rispetto a un elettrodo di riferimento comune, per esempio argento / cloruro d'argento (Ag / AgCl ) o un elettrodo a calomelano (SCE), e un elettrodo di Pt contatore. Analizzare la seconda CV.
      NOTA: Figura 2A Mostra una curva di capacità tipica registrato con un freestanding metallico drogato elettrodo BDD.
   3. Misurare la grandezza corrente totale a 0 V dalla curva capacitanza registrata e dividere per 2, questo valore è "i". Determinare la capacità, C, utilizzando il valore per i, con l'equazione 1, normalizzare rispetto all'elettrodo zona (pari al rugosità della superficie, se del caso) e citare in uF cm ^-2. Alta qualità, "metal-like" BDD ha una capacità << 10 uF cm ^-2. Utilizzare i dati tramando software per presentare e analizzare i dati.
      i = C (Vt ^-1) (1 eq.);
      dove i è la corrente (A) e (V t ^-1) è la frequenza di scansione potenziale.
3. Finestra di solventi
   1. Pulire l'elettrodo come al punto 4.2.1. Utilizzando un potenziostato eseguire un CV in 0.1 M KNO ₃ a 0,1 V ^sec-1 da 0 V a -2 V poi tra -2 V e 2 V and torna a 0 V con il BDD come elettrodo di lavoro rispetto a un elettrodo di riferimento comune e controelettrodo Pt. Ripetere. Analizzare la seconda CV, un esempio CV è mostrato nella Figura 2B.
   2. Convertire la corrente di densità di corrente (mA cm ^-2), prendendo in considerazione rugosità superficiale, e citano la finestra solvente come la finestra potenziale definito da limiti di corrente di ± 0,4 mA cm ^-2 in entrambe le direzioni. ^7,29 Utilizzare i dati plotting software per presentare e analizzare i dati.
   3. Osservare la prova di NDC (sp ² di carbonio) nella finestra di solventi; la reazione di riduzione dell'ossigeno è favorita in NDC che è chiaramente evidente nella finestra riduttiva. Ossidazione di sp ² contenenti gruppi comporta anche picchi caratteristici appena prima l'elettrolisi dell'acqua nella finestra anodica (Figura 2B).
      NOTA: alta qualità "metallici" elettrodi BDD hanno finestre solventi >> 3 V, non supportano la reazione di riduzione dell'ossigenozione (ORR) in 0,1 M _KNO3 (o ORR è fortemente cineticamente ritardato) e mostrano trascurabili firme ossidazione NDC.
4. Redox Elettrochimica
   1. Pulire l'elettrodo come al punto 4.2.1.
   2. Utilizzando un record potenziostato CV in 1 mM rutenio hexaamine (Ru (NH _{3) 6} ^{3 +)} e 0,1 M _KNO3 tra 0,2 V e 0,8 V contro SCE, per i tassi di scansione della gamma 0,05 V sec ^-1 - 0,2 V sec ^-1.
      NOTA: Questa coppia mostra trasferimento elettronico veloce ed è elettroattivi in ​​una regione che sfida p-tipo semiconduttore BDD. sp ^{2 contenente} BDD mostrerà anche ORR in questa regione, il segnale per il secondo è più evidente come la concentrazione di Ru (NH _{3) 6} ³⁺ viene diminuita.
   3. Misurare la separazione tra la tensione anodica e catodica corrente di picco (Δ E _p) dal CV registrati, e la temperatura come descritto ^20.Per "metal-like" ohmicamente contattato ossigeno terminato BDD a 298 K, Δ _E p <70 mV ^30,31. Più grandi _valori p Δ E sono sintomatici di un contatto ohmico scarsa o un boro inferiore, come mostrato nella Figura 2C per BDD elettrodi di densità droganti nell'intervallo 9.2 × 10 ¹⁶ a 3 × 10 ²⁰ cm ^-3 B atomi.
   4. Misurare la corrente di picco della scansione in avanti, i _p, e correlano con quello atteso dall'equazione Randles Sevcik 2 (quotato a 298 K) ^3,30, assumendo l'elettrodo è in geometria e abbastanza grande a forma di disco (1 mm di diametro), che domina la diffusione lineare. Utilizzare i dati tramando software per presentare e analizzare i dati.
      i _p = 2.69 × 10 ⁵ n ^3/2 AD ^1/2 cv ^1/2 (eq 2)
      dove nè il numero di elettroni trasferiti, A è l'area (cm ^2), D è il coefficiente di diffusione (cm ² sec ^-1), c è la concentrazione (mol cm ^-3) ev è velocità di scansione (V sec ^-1).

5. pH Generazione: Preparazione di elettrodi pH sensibile e pH Generation

1. Iridium Oxide (pH sensibile) Soluzione Preparazione
   1. Preparare una soluzione di KNO ₃ 20 ml 0,1 M come nella sezione 5.4.1. Aggiungere 5 gocce di soluzione di fenolftaleina con una pipetta Pasteur e mescolare (questo è sufficiente per vedere una risposta ad occhio, ma per un colore più intenso, aggiungere più gocce). Posizionare l'elettrodo di lavoro e BDD controelettrodo Pt in soluzione.
   2. Regolare il pH della soluzione a 10,5 per aggiunta di sale cloruro di potassio anidro, agitando continuamente. Lasciare coperto e agitazione per 48 ore a RT per stabilizzare, in questa fase la soluzione si porta gradualmente dal giallo-verdeblu-viola. Conservare in frigorifero a 3 ° C.
2. pH sensibile Iridium Ossido Deposizione Film
   1. Utilizzando un potenziostato eseguire un CV nella soluzione di ossido di iridio tra 0 V e V +1 contro SCE per determinare il potenziale a cui viene registrata la corrente massima. Questo è il potenziale di deposizione, _dep E come mostrato in Figura 3A, tipicamente compresa tra 0,6 V ~ + - 0,85 V; esso può variare a seconda di vari fattori quali la temperatura, ecc materiale degli elettrodi ^{32, 33}
   2. Utilizzando cronoamperometria con un potenziostato, passo il potenziale da 0 V ("iniziale E" e "basso E" nel software), dove avviene senza elettrolisi per E _dep ("High E" nel software), per un periodo di tempo di 0,2 sec per passo, ripetere 100x.
   3. Eseguire un CV tra 0 V e V 1 in 0.1 MH ₂ SO _{4 per la} IRO _X depositato elettrodo. Il personaggioForma istic CV è mostrato in Figura 3B. Una densità di corrente nella gamma ~ 0,6 mA cm ^-2 - 0,7 mA cm ^-2 per il primo picco anodico (corrispondente ad uno spessore di film di media ~ 8 nm di 0,7 mA cm ^-2), indica una pellicola sensibile pH stabile ^{34, 35.}
   4. Se la densità di corrente è inferiore a 0,6 mA cm ^-2 ripetere i punti 5.2.2 - 5.2.4 fino al raggiungimento di questo valore. Lasciare l'elettrodo nella soluzione tampone a pH 7 per 24 ore per idratare la risposta del film IRO _x è idratazione-dipendente ^33.
3. Iro _x Film pH Caratterizzazione
   1. Preparare una serie di soluzioni tampone che coprono l'intervallo di pH di interesse (pH 2 - pH 12), questi possono essere realizzati in casa (es Carmody ³⁶⁾ o acquistati commercialmente.
   2. Risciacquare l'elettrodo con acqua distillata. Posizionare l'elettrodo iro _x ed elettrodo di riferimento nella soluzione tampone a pH basso. Utilizzando un potenziostatoregistrare il potenziale di circuito aperto (OCP) oltre 30 sec, con tre ripetizioni. Rimuovere l'elettrodo dalla soluzione, risciacquo e posto nel buffer successivo.
   3. Ripetere il passaggio 5.3.2 per ogni buffer, quindi ripetere la serie di almeno due volte. Trama pH vs OCP, il diagramma di taratura per la risposta pellicola. Un film IRO _x presenta un pendio con una pendenza tra i 59 - 80 mV per decennio ^37.
      NOTA: La Figura 3C mostra una trama esempio di calibrazione per il successo sensore pH Iro _x su BDD.
4. Utilizzando un generatore pH e sistema di misura
   NOTA: questo presuppone l'uso di un sistema a doppio elettrodo cui un elettrodo viene rivestita con il film iro _x (es disco) e la seconda (es anello BDD) genererà H ⁺ o OH ^- galvanostaticamente da elettrolisi _dell'acqua.
   1. Preparare una soluzione di KNO ₃ 20 ml 0,1 M aggiungendo acqua deionizzata al sale. Collegare il iro _x rivestitaElettrodo come elettrodo di lavoro in un sistema a due elettrodi, con il secondo elettrodo un elettrodo di riferimento stabile es SCE. Misurare la OCP usando un potenziostato, per stabilire il pH di partenza.
   2. Collegare l'elettrodo generatore di un sistema galvanostatico due elettrodi adatti con un contro-elettrodo, ad esempio un foglio di Pt, e ripetere il punto 5.4.1, ma dopo un periodo di tempo definito applicare una corrente all'elettrodo generatore.
      NOTA: troviamo correnti nella gamma da 0 a ± 50 μA sono adatti ai nostri elettrodi BDD; correnti più elevate si traducono in sviluppo di gas apprezzabile. L'entità e la direzione della corrente dipende dal risultato desiderato; una corrente positiva si tradurrà in un passaggio a pH più acido e una corrente negativa a pH più alcalino, maggiore è la corrente maggiore è il cambiamento di pH.
   3. Utilizzando il potenziostato, registrare la variazione di OCP in risposta alla corrente galvanostatico, attendere che la risposta si stabilizza. Quindi inserire il iro _x elettrodo pH buffer di 7 per 10 minuti per riequilibrare il film iro _x.
   4. Ripetere i passaggi da 5.4.2 a 5.4.3 con diverse correnti applicati, fino a quando tutti i dati richiesti sono stati raccolti. Tracciare i dati utilizzando la curva di calibrazione ottenuta nel paragrafo 5.3 per convertire OCP a pH, un set di dati esempio è mostrato in Figura 4A. Rimuovere la pellicola IRO _x utilizzando lucidatura allumina o pulsare in 0.1 MH _{2 SO} 4 da 2 V a -2 V per 0,2 sec, × 100. Applicare al sistema di misura di interesse.
5. Valutazione visiva di generazione del pH locale
   1. Preparare una soluzione di KNO ₃ 20 ml 0,1 M come nella sezione 5.4.1. Aggiungere 5 gocce di soluzione di fenolftaleina con una pipetta Pasteur e mescolare (questo è sufficiente per vedere una risposta ad occhio, ma per un colore più intenso, aggiungere più gocce). Posizionare l'elettrodo di lavoro e BDD controelettrodo Pt in soluzione.
   2. Applicare una corrente negativa all'elettrodo di lavoro utilizzandoun galvanostato come al punto 5.4.2 (es ~ -0.6 mA cm ^-2) tale che la soluzione cambia colore da incolore a rosa. Questo genera ora localmente una soluzione che è a pH ≥ 10,5.
   3. Ripetere il passaggio 5.5.1 con 5 gocce di soluzione di rosso metile invece di fenolftaleina e mescolate. Applicare sufficientemente positivo corrente (es ~ 6,6 mA cm ^-2) tale che la soluzione cambia colore dal giallo al rosso. Questo genera ora localmente una soluzione che è a pH 4,2 ≤ ^38.

Risultati

Raman spettri ed elettrochimici caratteristiche sono state ottenute per rappresentativi elettrodi macrodisc BDD con diverse densità drogante, ed entrambi i livelli significativi e trascurabili di NDC, figure 1 e 2. Figure 1A e B mostrano dati tipici Raman per NDC contenenti film sottile microcristallina BDD e grano più grande autoportante BDD, drogato sopra della soglia metallica, rispettivamente. La presenza di NDC è...

Discussione

Partendo da una superficie O-terminato è sostenuto perché la superficie H-terminato è elettrochimicamente instabile, soprattutto alle alte potenziali anodici ^7,40,41. Cambiare terminazione superficie può influenzare la cinetica di trasferimento elettronico di coppie sfera interiore, come l'elettrolisi dell'acqua (qui utilizzato per modificare il pH della soluzione locale). Inoltre, se il BDD contiene significativa NDC al bordo dei grani è anche possibile che in seguito all'applicazione del es...

Materiali

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