Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Протокол описан для характеристики основных электрохимических параметров бора алмаза, легированного (BDD) электродом и последующего применения для экспериментов в поколения Situ рН.
Бор алмаза, легированного (BDD) электродов показали широкие перспективы в качестве электродного материала, где многие из их сообщенных свойств, таких как окна расширенного растворителя, низкие фонового тока, коррозионная стойкость и т.д., возникают из каталитически инертных природы поверхности. Однако, если в процессе роста, не алмазного углерода, (NDC) становится включены в электродной матрицы, электрохимические свойства, как будет меняться поверхность становится более каталитически активным. Таким образом, важно, что электрохимик осознает качества и в результате основные электрохимические свойства электрода BDD перед использованием. Эта статья описывает ряд шагов по характеристике, в том числе комбинационного микроскопии, емкости, окна растворителя и окислительно-восстановительного электрохимии, чтобы установить электрод БДД, содержит ли незначительное НДЦ т.е. незначительное SP 2 углерод. Одна заявка будет выделен, которые используют преимущества каталитически инертныйи коррозии природа в НДЦ свободной поверхности, то есть стабильной и количественному местного протон и гидроксида производство из-за электролиза воды на электроде BDD. Подход к измерению локальное изменение рН, вызванное использованием электролиза воды оксида иридия, покрытые BDD электродов также описан подробно.
Выбор материала электрода имеет важное значение при проведении каких-либо Электроаналитические исследование. В последние годы, SP 3 углерода (алмаз), легированного бором с достаточной, чтобы сделать материал "металл, как" стал популярным выбором для широкого круга приложений электроаналитических благодаря отличной электрохимической (и тепловых и механических) свойств 1,2 3. Они включают в себя коррозионную стойкость в экстремальных решение, температуры и давления, 4 ультра-широкие окна растворителей, низкофоновых токов, а также снижение загрязнения, по сравнению с другими широко используемыми электродных материалов 5-7,3. Тем не менее, увеличение неалмазного углерода (НДЦ SP 2) Результаты контент в окне уменьшения платежеспособного, увеличение фоновых течений 7,8, изменений как в структурной целостности и чувствительности к различным внутренним видов сфера окислительно-восстановительных, например. кислорода 9-12.
Примечание такмне приложения, НДЦ присутствие рассматривается как выгодное 13. Кроме того, если материал не содержит достаточного бор он будет вести себя как р-типа полупроводника и показать пониженную чувствительность к окислительно-восстановительных видов в восстановительном потенциального окна, в котором материал наиболее истощенных носителей заряда 7. Наконец, химии поверхности алмаза, легированного бором (BDD) также могут играть определенную роль в наблюдаемом электрохимической реакции. Это особенно верно для внутренних видов сферы, которые чувствительны к химии поверхности и снизить легированного алмаза, где атом водорода (Н -) - прекращается поверхность может сделать полупроводниковых БДД электрод появляются "металл, как" 7.
Чтобы воспользоваться превосходящими свойства BDD, он часто является необходимым материал достаточно легированных и содержит, как мало НДЦ как это возможно. В зависимости от метода, принятого расти BDD, свойства могут варьироваться 14,15. Это документе сначала предлагает материалы и избранныйrochemical руководство протокол характеристика для оценки пригодности BDD электродов до использования (то есть достаточное бор, минимальный НДЦ), а затем описывает одно приложение на основе локально изменяя рН электрохимически с использованием электрода для протокола проверяется. Этот процесс занимает преимущество поверхностной устойчивости НДЦ свободных BDD к коррозии или растворения под применении экстремальных применяется потенциалов (или токов) в течение длительных периодов времени. В частности, использование электрода BDD генерировать стабильные протон (H +) или гидроксид (OH -) потоков в результате электролиза (окисление или восстановление соответственно) воды в непосредственной близости от второго датчика () 16,17 описано здесь.
Таким образом, можно контролировать рН среды датчика на систематической основе, например, для титрования рН, или исправить рН на значении, где электрохимический процесс наиболее чувствителен. Последнее особенно полезно дляприложения, где датчик установлен на источник, например, река, озеро, море и рН системы не является оптимальным для электрохимического измерения интереса. Два последних примеров можно назвать: (I) получение локализованной низким рН, в нейтральном рН раствора для электроосаждения и отгонки ртути 17; обратите внимание БДД является излюбленным материалом для электроосаждения металлов в связи с расширенной катодной окне 9,18,19. (II) Количественное определение электрохимически детектируемого виде сероводорода, присутствующего в высоком рН, локально повышая рН от нейтрального до сильно щелочной 16.
Примечание: BDD электроды обычно выращивают с помощью химических методов осаждения из паровой фазы, присоединенные к ростового субстрата. Они покидают камеру Н-прекращены (гидрофобный) роста. Если выращивают достаточно толстый BDD может быть удалена от подложки и называется Свободностоящая. Свободно сто ростовой поверхности BDD часто отполированы значительно уменьшить шероховатость поверхности. Очистка BDD в кислых результатов в кислороде (O) -завершённый поверхность.
1. Кислота очистки БДД
Измерение 2. контактный угол
3. Характеристика Материал БДД
4. Электрохимический характеристика
5. рН Генерация: Подготовка рН чувствительной электрода и рН поколения
Спектры комбинационного рассеяния и электрохимические характеристики получены для представительных BDD macrodisc электродов с различной плотностью примесных, и оба значительные и незначительные уровни НДЦ, 1 и 2. 1А и В показаны типичны...
Начиная с поверхности O концевыми является выступает из-Н-концевыми поверхность электрохимически неустойчивы, особенно при высоких анодных потенциалов 7,40,41. Изменение прекращение поверхности может повлиять на перенос электрона кинетику внутренних пар сферы, таких как электрол...
The authors declare that they have no competing financial interests.
Мы хотели бы поблагодарить д-ра Джонатана Ньюленд для фотографии в рисунок 4B и для обработки изображений Оптический микроскоп для видео, Мисс Дженнифер Вебб за советом и визуальные по измерениям краевого угла, мисс Зи-инь загар окна растворителя данные в рисунке 2B Д-р Джозеф Максим совета по спектроскопии комбинационного рассеяния света, а также членов Warwick электрохимии и Интерфейсы Группы, которые помогли разработать протоколы, описанные здесь. Мы хотели бы также поблагодарить Макс Иосифа, Lingcong Мэн, Зои Ayres и Рой Мейлер за участие в съемках протокол.
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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены