붕소 도핑 다이아몬드 전극 품질 및 응용 프로그램에 대한 평가<em&gt; 현장에서</em&gt; 물 전기 분해에 의해 지역의 pH 수정

요약

프로토콜 시츄 산도 생성 실험에 대한 붕소 도핑 된 다이아몬드 (BDD) 전극 및 후속 출원의 주요 전기 파라미터의 특성에 대해 설명한다.

초록

붕소 도핑 된 다이아몬드 (BDD) 전극 등 연장 용매 창 낮은 배경 전류, 내식성, 그들의보고 된 많은 특성은 표면의 촉매 불활성 자연에서 발생하는 전극 재료로서 상당한 가능성을 보여 주었다. 성장 공정 동안, 비 다이아몬드 탄소 (NDC)의 전극 매트릭스에 혼입 될 경우 표면이 더해진다 촉매 활성 그러나, 전기 화학적 특성이 변경된다. 따라서 그것은 electrochemist의 품질을 인식하고 사용 전에 BDD 전극의 전기 화학적 특성 키를 생성하는 것이 중요하다. 본 논문은 BDD 전극을 무시할 NDC 즉 무시할 SP ² 탄소가 포함되어 있는지 여부를 확인하기 위해, 라만 현미경, 용량, 용매 창 및 산화 환원 전기 화학을 포함하여 특성화 단계의 시리즈를 설명합니다. 하나의 응용은 촉매 불활성 활용되는 강조및 NDC없는 표면의 부식 방지 특성으로 인해 BDD 전극에서 물 전기 분해에 안정적이고 정량화 지역 양성자와 수산화 생산을 즉. 산화 이리듐 코팅 BDD 전극을 이용하여 물을 전기 분해에 의해 유도 된 로컬 pH 변화를 측정하는 방법도 상세히 설명한다.

서문

어떤 electroanalytical 조사를 실시 할 때의 전극 재료의 선택은 매우 중요하다. 최근 몇 년 동안, SP ³ 탄소 (다이아몬드) 재질을 렌더링 할 수있는 충분한 붕소 도핑 "금속 등"으로 인해 우수한 전기 (열 및 기계적) 특성 ^1,2에 electroanalytical 다양한 애플리케이션을위한 인기있는 선택이되었다 ^3. 이들은 일반적으로 사용되는 전극 재료 ^5-7,3에 비해 극단적 부식 용액, 온도 및 압력 조건 ⁴ 초광각 용매 창문, 낮은 배경 전류 이하의 저항, 및 감소 된 오염을 포함한다. 그러나, 증가하는 비 다이아몬드 탄소 (NDC : SP ²⁾ 예를 들면 배경 전류 ^7,8, 다른 내부 구 독스 종 방향 모두 구조적 완전성과 감도 변화, 증가 감소 용매 창의 콘텐츠 결과. 산소 ^9-12.

그래서 참고 사항나 응용 프로그램은, NDC 존재는 유리 ^(13)로 볼 수있다. 재료는 충분한 붕소를 포함하지 않는 경우는 또한, p 형 반도체로서 행동하고 재료가 가장 전하 캐리어 ^(7)의 고갈을 환원 전위 창에서 산화 환원 종의 환원에 대한 민감도를 보여준다. 마지막으로, 붕소 도핑 된 다이아몬드 표면 화학 (BDD)도 관측 전기 화학 반응에 역할을 할 수있다. 이 수소 (H -) - 어디 화학 표면 및 도핑 다이아몬드를 낮출 민감한 내부 구 종에 특히 사실이다 종료 표면이 반 실시 BDD 전극을 표시 할 수있다 "금속 ^같은"7.

BDD의 우수한 특성을 활용하기 위해, 물질이 충분히 도핑되어 종종 필수적이며 가능한 한 적은 NDC를 포함한다. BDD 성장 채택 된 방법에 따라, 속성은 ^{14, 15을} 다를 수 있습니다. 이 논문은 먼저 재료와 당선자를 제안다음 사용하기 전에 BDD 전극 적합성 (즉 충분한 붕소, 최소 NDC)를 평가하고 대한 rochemical 특성 프로토콜 가이드는 로컬 전기 프로토콜 검증 된 전극을 사용하여 pH를 변화를 기반으로 한 응용 프로그램에 대해 설명합니다. 이 프로세스는 장시간 극한인가 전위 (또는 전류)의인가 하에서 부식 또는 용해 향해 NDC없는 BDD의 표면 탄성을 이용한다. 특히 BDD 전극의 사용은 안정한 양성자 (H의 ⁺⁾ 또는 히드 록 시드를 생성하기 위해 (OH ^{-) (16, 17)는} 본 명세서에서 설명되는 제 2 (센서)에 근접 물의 전기 (각각 산화 또는 환원)에 의한 플럭스.

이러한 방식으로 그것의 pH 적정 실험 예 체계적으로 센서의 pH 환경을 제어하기 위해, 또는 전기 화학적 프로세스가 가장 민감 값으로 pH를 고정 할 수있다. 후자는 특히 유용센서는 소스, 예를 들어 강, 호수, 바다 및 시스템의 pH에 배치되는 애플리케이션의 관심 전기 화학적 측정을위한 최적이 아니다. 두 가지 최근의 예는 다음과 같습니다 전착 및 수은 ^(17)의 제거를위한 pH가 중성 용액에서 지역화 된 낮은 pH의 (I) 세대,; BDD 인해 확장 된 음극 창 ^9,18,19에 금속의 전착에 대한 선호하는 소재되어 있습니다. (ⅱ) 로컬 중성 강알칼리 ^{(16)로부터의} pH를 증가시킴으로써 높은 pH에서 본 황화수소의 전기 화학적 검출 가능한 형태의 정량.

프로토콜

주 : BDD 전극이 가장 일반적으로 성장 기판에 부착 된 화학 기상 증착 기술을 사용하여 성장된다. 그들은 성장 챔버 H-종료 (소수성)을 둡니다. 충분히 두꺼운 경우 성장 BDD는 기판으로부터 제거 될 수 있고, 프리 스탠딩 불린다. 자립 BDD 성장 표면은 종종 크게 표면 거칠기를 줄이기 위해 연마된다. 산소 산 결과에 BDD 청소 (O)로 끝나는 표면.

1. 산성 청소 BDD

1. 진한 황산의 비커 장소 (H ₂ SO _4; ~ 2 ml의 또는 충분한 깊이가 다이아몬드 커버) 실온에서 뜨거운 접시에와 BDD를 삽입합니다.
2. 이 가열과 질산 칼륨이 용해으로 될 때까지 더 이상 용해를 질산 칼륨 (KNO _3)를 추가합니다 (~ 2 ml의 0.5 g)을, 다음 ~ 300 ° C의 시계 유리와 열 커버 솔루션은 갈색으로 바뀝니다.
   주의 케어 뜨거운 산을 취급 할 때주의해야한다! 고무 장갑, 안전 Glasses 및 실험실 코트를 착용해야하고이 과정은 흄 후드에서 수행되어야한다.
3. 다음, 적어도 30 분 동안이나 솔루션에 대한 갈색은 더 이상있을 때까지 가열 핫 플레이트를 끄고 실온으로 냉각 솔루션을 남겨 둡니다.
4. RT 조심스럽게 물에 희석하여 산을 폐기하고, 증류수로 씻어 BDD.
5. 표면의 접촉각을 측정, 1.2 절을 참조하십시오. 소수성 (H-종료) ^{(20, 21)} 전극 표면이 O-종료를 통해 친수성대로 크게 감소 범위 60 ~ 90 ° ^3에 접촉각이 신고되었습니다.
6. (성장 기판과 상기 처리를 이용하여 필름의 박리를 방지 부착) 매우 얇은 막 전극 (선택 대안 방식), 초음파 욕에서 탈 이온수로 두번 2- 프로판올로 한번 씻어. 이어서, 10mA의 양극 cm에서 30 분 동안 다이아몬드을 편광 다음 세 세정 절차 중 하나 (1)을 채용 ^{-2 ~ 40 ° C (22)에서 1 M 과염소산에; 또는 (2)의 양극 10mA cm에서 20 분 동안 다이아몬드을 편광 -2 1 M 질산에, 다음 후속 캐 소딕 10mA에서 cm을 편광 -2 동일 또는 23 용액에 추가 20 분 동안; 안정적인 전기 신호까지 0.1 MH ₂ SO ₄ 2 V 사이의 다이아몬드 (7)을 달성 (3)주기. 단계 1.4이 따릅니다.}

2. 접촉각 측정

1. 이 평평한 보장, 접촉각 분석기의 샘플 무대에 다이아몬드를 놓습니다. 샘플 스테이지 위의 위치 설정에 1 mL의 주사기를 배치 단부에 바늘을 고정. 탈 이온수로 주사기를 입력합니다.
2. 다이아몬드의 중심 상기 주사기를 정렬 컨트롤러 및 카메라 / 일루미네이터 - 및 y - X를 사용하여, 시료에 주사기를 낮출 Z 제어기를 사용한다.
3. 분석기 소프트웨어 분배 반복 1 μL에 있습니다 volum를 사용하여카메라 영상 (결코 이상 10 μL)에 표시 바늘의 끝에서 물방울 형태까지 주사기 중 물 말이지. 표면에 액체 방울을 증착 및 최대 콘트라스트 조명을 조정 바늘을 낮출.
4. 원뿔 곡선 방법을 이용하여, 형상 해석 소프트웨어를 삭제 이미지를 수집하고 적용한다. 클릭 소프트웨어의 "베이스 라인을 찾아"다음 "접선"다음에 "계산"을 클릭합니다.
   참고 :이 절차는 기준을 감지하고 모양을 드롭 (타원형)에 원뿔 방정식에 맞는; 접촉각, θ, 기준선과 삼상 접점에서의 접선 사이에 그려진.

3. BDD 재질 특성

1. 라만 분석 SP ² / SP는 ³ 콘텐츠에 대한
   1. 라만을 수행, BDD 전극의 여러 분야에서 514.5 nm의 ^24를 사용하거나 (실제 라만 분광학에 대한 안내 ^14를 참조 참조)SP ^2의 컨텐츠를 강조 532 nm의 레이저는, 주장한다.
   2. 마이크로 라만 분광기를 켜고 CCD 감지기가 식을 때까지 ~ 30 분을 할 수 있습니다. 적절한 렌즈를 확인, 회절 격자 및 필터 선택의 레이저와 함께 사용 장소에 있습니다.
   3. 실리콘 (Si) 캘리브레이션 샘플을 사용하여 시스템을 교정. 악기 챔버 Si 기판을 넣고 현미경 표본 광학적 초점. 챔버의 문을 종료합니다. 레이저보기로 전환하고, 레이저 스폿이 잘 정의 및 순환되어 있는지 확인. 다음 "확인"을 "교정"다음에 "도구"다음 "빠른 교정"을 클릭 소프트웨어를 사용하여 보정합니다.
   4. 챔버로부터 Si 기판을 제거하고 BDD 전극으로 대체합니다. 광학적으로 관심 영역에 현미경을 집중, 레이저보기로 전환 레이저에 초점이 있는지 확인하기 위해 셔터를 엽니 다. 셔터를 닫습니다.
   5. 소프트웨어를 사용하여 라만 측정을 수행; 카릭"측정"다음 "새로운"다음 K "스펙트럼 획득을." ; 1,800cm ^-1 - 관심 특징을 덮도록 상기 측정 파수 범위를 설정, BDD이 200 인 스캔 획득 시간 (<10 초)을 설정; 및 (BDD의 경우) 100 %의 레이저 파워를 설정; 축적의 숫자 5에 (BDD에 대한) (반복 검사)를 설정합니다. 결과 스펙트럼이 매우 시끄러운 경우 더 축적이 필요할 수 있습니다. 를 눌러 실행 분석에 대한 결과 스펙트럼을 저장하고. 라만은 라이브 비디오를 사용하여 수행 된 지역의 사진을 촬영합니다. 참고로 이미지를 저장합니다.
   6. 피크 ~ 1,332cm을 준수 ^-1 SP ³ 다이아몬드 (그림 1)을 나타내는 스펙트럼; ^3,25 존재하는 많은 결함 피크에게 폭 넓은.
   7. 어떤 NDC을 준수 - 1,575cm ^{-1 (26)를} 중심으로 폭 넓은 G 피크로 표시, 스펙트럼에서 (그림 1A 및 1B) 쌍 SP의 신장에서, 원래 ^{2 사이트; 피크 강도를 더 NDC 존재보다.
      참고 : SP 2 C에 의해 형성된 π 결합은 SP 3 σ 채권보다 더 극성이고로 공진, 눈에 보이는 레이저에 의해 강화 넓은이 보이면서, G 25 봉우리를 선도하고 있습니다. 분석을 수행하는 데 사용되는 정확한 방법은 다른 악기와 소프트웨어에 따라 다를 수도 있습니다.}

4. 전기 화학적 특성

1. 옴 접촉을 준비
   1. 독립 구조로 서있는 BDD
      1. 1 × ^10-5 mbar의 압력에서 아래 sputterer / 증발기를 사용하여, 티탄 (Ti) / 금 (Au)는 10 nm / 300 nm의 BDD로의이면을 표준 기술 스퍼터 (또는 증발). 세 목표 원을 사용할 수있는 경우, 더 이상적으로 금의 Ti의 확산을 방지하기는 10 nm의 Ti / Pt로는 10 nm / Au로 300 나노 미터이다.
      2. 400 ℃ (상압) 탄화 티탄을 형성 할 수있게 티에서 5 시간 동안 어닐링 cruc오믹 콘택 ^(27)의 형성을 위해 IAL.
         주 : BDD의 배면은 높은 광택 인 경우 (~ nm의 거칠기) 그때는보다 견고한 코팅을 위해 스퍼터 증착 이전에 표면을 거칠게하는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들어,에 의해 달성 될 수 있고, 표면 (제거 <30 ㎛의 재료)을 미세 가공 저전력 레이저.
   2. 전도성 기판 상에 성장 된 박막 다이아몬드
      1. / 스퍼터 위와 증발하지만, 상면에, 섀도 마스크를 사용하여 부드럽게 상부 전극 전체 접촉을 방지하기 위해 상부 표면 상에 배치했다.
         또는
      2. 다이아몬드 펜 팁을 이용하여 전도성 기판의이면에 흠집. 그런 다음 Ag 페이스트 또는 작은 붓 얇은 층에 그림으로 유사한 도전 페인트를 수행와 긁힌 지역 코트. 마지막으로, 도전성 에폭시로 구리 와이어를 부착하여 연결한다.
         주 : 차기 후 BDD를 제조하는 다양한 방법이있다BDD 유리 또는 에폭시로 작은 구조로 시일 가공이나 여전히 웨이퍼 클램프에 장착 된 경우 / 상면에 전기 화학 전지를 장착 할 수있는 경우, 참고 예 4에 기재된 바와 같이 접촉 RICAL.
2. 정전 용량 측정
   1. 이중 증류수 0.20 g의 무게 0.1 M KNO ₃ 용액 20 ㎖를 준비합니다 (이 수질은 전반에 걸쳐 권장 저항 18.2 M 센티미터)입니다. 알루미나 연마 또는 전기 화학적으로 묽은 산에서 자전거로 하나를 사용하기 전에 전극을 청소 ^16,23,28 (섹션 1 주 참조).
   2. 0.1 V 초에서 순환 전압 전류 (이력서)를 실행 텐쇼를 사용하여 ^-1 V V -0.1 사이에 0.1, 0 V에서 시작, BDD와 공통 기준 전극에 비해 작업 전극, 예를 들면은 / 염화은은 (Ag / AgCl을로 ) 또는 포화 칼로멜 전극 (SCE)과 백금 상대 전극. 두 번째 이력서를 분석합니다.
      참고 : 그림 2A 은 프리 스탠딩 금속 기록한 전형적인 용량 곡선 BDD 전극을 도핑 나타낸다.
   3. (2)에 의해 기록 된 용량 곡선과 분할 0 V에서 총 전류의 크기를 측정,이 값은 "나"입니다. μF CM ^-2 및 견적 (표면 거칠기 해당되는 경우 회계) 영역을 전극에 대한 정상화, 수학 식 1로, 나는 값을 사용하여, 용량, C를 확인합니다. 고품질, "금속 등은"BDD는 용량 << 10 μF의 CM ^-2있다. 제시하고 데이터를 분석하는 소프트웨어를 플로팅 데이터를 사용한다.
      난 = C ^(VT-1) (EQ 1.)
      내가 (A)와 (V T는 ¹⁾ 현재 어디 잠재적 인 스캔 속도입니다.
3. 용매 창
   1. 단계 4.2.1에서와 같이 전극을 청소합니다. 0.1 V 초에서 0.1 M KNO _3의 이력서를 실행 ^-1에서 텐쇼를 사용하여 0 V V -2 다음 사이에 -2 V과 2 V의ND 공통 기준 전극과 백금 상대 전극 대 작업 전극으로서 BDD와 다시 0 V. 반복. 제 CV, CV는도 2b에 도시되어 예를 분석한다.
   2. 계정에 표면 거칠기를 가지고, 전류 밀도 (mA의 형상 ^-2)에 전류를 변환하고, ± 0.4 mA의 cm의 전류 제한 ^-2 양방향으로 정의 전위 창 같은 용매 창을 인용. ^{7,29 소프트웨어} 플로팅 데이터를 사용하여 제시하고 데이터를 분석한다.
   3. 용매 창에서 NDC (SP ² 탄소)의 증거를 관찰; 산소 환원 반응은 환원 창에서 불확실한 NDC에 선호된다. SP ² 함유 기의 산화는 단지 양극 창 (도 2B)에서 물의 전기 전에 특징적인 피크 초래한다.
      참고 : 높은 품질 "금속"BDD 전극은 산소 환원 REAC를 지원하지 않는 용매 창 >> 3 V가0.1 M KNO ₃ 기 (ORR) (또는 ORR 강하게 역학적으로 지각)과 무시할 NDC 산화 서명을 보여줍니다.
4. 산화 환원 전기 화학
   1. 단계 4.2.1에서와 같이 전극을 청소합니다.
   2. 1 mM의 루테늄 헥사 아민의 텐쇼 기록 이력서 사용 (RU (NH _{3) 6} ³⁺⁾ 0.1 M KNO ₃ SCE 대 V V 0.2 사이 -0.8, ^-1 범위 0.05 V 초에 스캔 속도에 대한 - 0.2 V 초 ^-1.
      참고 : 본 커플 빠른 전자 전달을 나타내고, p 형 반도체 BDD 도전 영역에 전극 활성이다. SP BDD의이 영역에서 ORR을 보여줄 것이다 함유 ² 후자 신호 ₆ ^3+가 감소의 Ru (NH _3)의 농도로 더욱 명백하다.
   3. 양극과 음극 기록 CV에서 피크 전류 (Δ E 형 _P), 및 기재 ^(20)와 온도 사이의 전압 간격을 측정한다."금속 등은"옴 298 K에서 산소 종료 BDD 연락를 들어, Δ E _p를 <70 MV ^{(30, 31).} 3 × 10 ²⁰ B 원자 cm의 범위 9.2 × ^1016의 불순물 농도의 BDD 전극을 위해도 2c에 도시 된 바와 같이 큰 Δ E의 _{P 값은} 불량한 오믹 접촉 또는 저급 붕소 함량의 증상 ^-3.
   4. 앞으로 스캔의 피크 전류를 측정, 난 _P, 및 전극을 가정 할 원반형 형상에 충분히 크고, ^3,30 (298 K에서 인용) 랜들 Sevcik 식 (2)로부터 그 예상과 상관 관계 (직경 1mm)이 선형 확산을 지배하고있다. 제시하고 데이터를 분석하는 소프트웨어를 플로팅 데이터를 사용한다.
      나는 _P = 2.69 × ¹⁰⁵ N ^3/2 AD ^1/2 이력서 ^1/2 (EQ 2)
      여기서 n전송 된 전자의 수이고,이 영역 (cm ^2)이며, D는 확산 계수 (cm ² 초 ^-1), C는 농도가 (몰 cm ^-3)이며, V는 스캔 속도 (V 초 ^-1)이다.

5. pH를 생성 : pH가 민감한 전극과 pH를 세대의 준비

1. 이리듐 산화물 (PH 구분) 솔루션 준비
   1. 섹션 5.4.1에서와 같이 20 ml의 0.1 M KNO ₃ 솔루션을 준비합니다. (이 눈으로 응답하기에 충분하지만, 더 강렬한 색상, 더 방울을 추가) 파스퇴르 피펫과 파문을 사용하여 페놀프탈레인 지시약 5 방울을 추가합니다. 용액에 BDD 작업 전극과 백금 상대 전극을 배치합니다.
   2. 연속적으로 교반하고, 무수 염화 칼륨 염을 첨가하여 10.5으로 용액의 pH를 조정한다. 점차 노란색 - 녹색에서 갈 것입니다 적용이 단계에서 안정을 실온에서 48 시간 동안 용액을 교반 남겨주세요청자색. 3 ° C에서 냉장고에 보관할 것.
2. pH가 민감한 이리듐 산화막 증착
   1. 전 위기를 사용하여 최대 전류가 기록되는 가능성을 결정하기 위해 0 V 및 +1 V 대 SCE 사이 산화 이리듐 용액 CV를 실행. 전형적 ~ + 0.6 V 사이의 거짓말,도 3a에 도시 된 바와 같이, 이것은 증착 전위 E _출발 인 - 0.85 V; 그러한 온도, 전극 재료 ^{(32, 33)와} 같은 다수의 인자에 따라 달라질 수있다
   2. 텐쇼으로 chronoamperometry를 사용하여 0.2 시간 동안 더 전해 (소프트웨어에 "하이 E") E _DEP에 발생 0 V (소프트웨어 "초기 E"및 "낮은 E")에서 전위 단계 단계마다 초, 100 배를 반복합니다.
   3. IRO 전극을 증착 _X 용 SO _{4 2} MH 0.1에서 V V 0과 1을 CV를 실행합니다. 캐릭터론적 CV의 형상은도 3b에 도시된다. 범위의 전류 밀도 ~ 0.6 mA의 cm ^-2 - 0.7 mA의 cm ^-2 (0.7 mA의 형상 ^-2 용 ~ 8 나노 미터의 평균 막 두께에 대응하는) 제 양극 피크를 ^들어, 안정한 pH가 민감한 막 ^(34)을 나타낸다 ^(35).
   4. 이 값에 도달 할 때까지 5.2.4 - 전류 밀도는 0.6 미만 mA cm ^-2의 반복 5.2.2 단계 인 경우. _{IrOx를 필름의} 수화 반응으로 24 시간 동안의 pH 7 완충액에 전극을 남겨 수화 의존 ^33이다.
3. IRO는 영화의 pH 특성을 _X
   1. (PH 2 - 12의 pH) 관심의 pH 범위를 커버 완충액의 일련의 제조, 이러한 (예 Carmody ^36)에서 만들어진 집 또는 상업적으로 구입할 수있다.
   2. 전극을 증류수로 씻어. 최저의 pH 완충액에 _{IrOx를 전극과} 기준 전극을 배치했다. 텐쇼 사용세 반복하여, 30 초에 걸쳐 개방 회로 전위 (OCP)을 기록한다. 다음 버퍼 솔루션, 린스 및 장소에서 전극을 제거합니다.
   3. 각 버퍼 단계를 반복 5.3.2은 다음의 두 배 이상 시리즈를 반복합니다. OCP 대 플롯의 pH, 반응 막에 대한 교정 그래프. ³⁷ 년간 80 MV - 위에 _IrOx 막 (59) 사이의 기울기와 기울기를 나타낸다.
      주 :도 3c는 BDD에 성공한 위에 _IrOx pH 센서를위한 예 교정 플롯을 나타낸다.
4. pH를 발생 및 측정 시스템을 사용하여
   주 : ^- galvanostatically 물의 전기에서 이것은 OH H의 ⁺ 또는 생성 한 전극 위에 _IrOx 막 (예 : 디스크)와 제 (예 BDD 링)으로 피복 이중 전극 시스템의 사용을 _{가정한다.}
   1. 염으로 탈 이온수를 첨가하여 20 ml의 0.1 M KNO ₃ 용액을 제조. IRO가 코팅 된 _X 연결제 2 전극 안정된 기준 전극 예 SCE와 두 전극 시스템의 작동 전극과 같은 전극. 출발하여 pH를 확립하기 위해, 포 텐쇼를 사용 OCP를 측정한다.
   2. 대향 전극, 즉 백금 박, 및 5.4.1 단계를 반복하여 적합한 두 전극 정전류 시스템 발생기 전극을 연결하지만, 정의 된 시간 기간 후에 발생 전극에 전류를인가.
      참고 : 우리는 0 ± 50 μA 우리의 BDD 전극에 적합한 범위의 전류를 찾을; 큰 전류가 감지 기체 방출을 초래할. 전류의 크기와 방향은 원하는 결과에 의존한다; 양의 전류가 더 산성 pH에 변화보다 알칼리성의 pH에​​ 음의 전류, pH 변화보다 더 큰 전류가 발생합니다.
   3. 응답이 안정 될 때까지 텐쇼를 사용하여 정전류 현재에 응답 OCP에 변경 사항을 기록, 기다립니다. 그런 다음 IRO의 _{X 표시를} 전극 위에 _IrOx 막을 다시 평형화한다.
   4. 반복 필요한 모든 데이터가 수집 될 때까지, 다른 응용 전류와 5.4.3 5.4.2 단계를 반복합니다. pH로 OCP 변환 섹션 5.3에서 얻어진 검량선을 이용하여 상기 데이터를 플롯 예 데이터 세트는도 4a에 도시되어있다. 0.2 초 동안 V를 -2 +2 V에서 0.1 MH ₂ SO ₄ 알루미나 연마 또는 펄스를 사용하여 IRO의 _{X 필름을} 제거 × 100. 관심있는 측정 시스템에 적용됩니다.
5. 지역의 pH 세대의 시각적 평가
   1. 섹션 5.4.1에서와 같이 20 ml의 0.1 M KNO ₃ 솔루션을 준비합니다. (이 눈으로 응답하기에 충분하지만, 더 강렬한 색상, 더 방울을 추가) 파스퇴르 피펫과 파문을 사용하여 페놀프탈레인 지시약 5 방울을 추가합니다. 용액에 BDD 작업 전극과 백금 상대 전극을 배치합니다.
   2. 사용한 작업 전극에 음의 전류를인가단계 5.4.2에서와 같이 galvanostat (예 ~ -0.6 엄마 CM ^-2) 솔루션은 분홍색 무색의 색상을 변경하도록. 이제이 로컬의 pH ≥ 10.5 인 솔루션을 생성합니다.
   3. 메틸 레드 시액 대신 페놀프탈레인과 파문의 5 방울과 단계를 반복 5.5.1. 용액이 노란색에서 빨간색으로 색상을 변경하도록 충분히 양의 전류 (예 : ~ 6.6 mA의 형상 ^-2)를 적용합니다. 이것은 이제 로컬 4.2 ³⁸ ≤ pH에서입니다 솔루션을 생성합니다.

결과

라만 스펙트럼 및 전기 화학적 특성이 상이한 도펀트 밀도 대표 BDD의 macrodisc 전극에 대해 획득하고, NDC 상당한 무시할 수준, 모두 1, 2를 도시한다.도 1a 및 B 쇼 전형적인 라만 데이터 박막 미세 BDD 큰 그레인 NDC가 함유위한 자립 BDD는 각각 금속 임계치 이상 도핑. NDC의 존재는 1400과 1,600cm ^-1 사이의 레?...

토론

H-종료 표면이 특히 높은 양극 전위 ^{7,40,41에서,} 전기 화학적으로 불안정하기 때문에 O-종료 표면 시작은 주장한다. 표면 종단 변경 등 (로컬 용액의 pH를 변경하는 것으로 사용) 물의 전기 같은 내부 구 쌍의 전자 전달 반응 속도에 영향을 미칠 수있다. BDD 곡물 경계에서 중요한 NDC가 포함되어있는 경우 또한, 극단적 인 양극의 응용 프로그램에 / 음극 잠재력이 약한 지점에서 발생할 수있는 ?...

자료

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