[发明专利]一种掺硼金刚石薄膜电极复合基体及其制备方法

说明书

本发明提供一种掺硼金刚石薄膜电极复合基体，包括基体下部和位于基体下部上表面的用于沉积掺硼金刚石薄膜的基体上部；基体下部为陶瓷材料，基体上部为金属材料；基体下部上表面设置凹槽，基体上部下表面设置与凹槽匹配的凸出部，凹槽用于卡设凸出部。本发明基体上部的凸出部卡设于基体下部的凹槽中，两者相互配合，增强不同材质的基体上部与基体下部的结合性。本发明基体上部为沉积掺硼金刚石薄膜的部分，基体下部用于提供力学支撑，增强基体承受流体冲刷的能力。本发明基体下部为陶瓷材料，耐腐蚀性强，基体上部沉积掺硼金刚石薄膜后，耐腐蚀性弱的基体上部与流体被掺硼金刚石薄膜隔离，复合基体整体耐腐蚀性得到提高，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及电化学电极技术领域，具体而言，涉及一种掺硼金刚石薄膜电极复合基体及其制备方法以及一种掺硼金刚石薄膜电极。

背景技术

近年来，电化学氧化法因处理范围广、二次污染小、可控性好等特点在有机污水处理等领域得到广泛应用。在对电化学氧化法的阳极材料进行研究时，研究学者发现，掺硼金刚石薄膜(BDD)电极具有最宽的电势窗口、极高的析氧电位、极低的背景电流、极强的化学惰性和抗污染中毒能力、非常低的表面吸附特性以及高的电催化活性等特点，因此，掺硼金刚石薄膜电极在污水处理领域具有广阔的应用前景。

目前，掺硼金刚石薄膜电极最常用的基体为平板状金属基体，平板状金属基体属于二维基体，其供掺硼金刚石薄膜沉积的沉积面积较小，为了增加掺硼金刚石薄膜沉积的面积，通常对平板状金属基体表面进行打磨、刻蚀、激光清洗等预处理来提高掺硼金刚石薄膜沉积的面积，但其工艺繁琐、成本高，且仅在其预处理过的表面沉积掺硼金刚石薄膜，在使用时基体的其余部分暴露于流体容易被腐蚀，基体使用寿命短。

由于多孔材料具有较高的孔隙率、具有比平板基体更大的比面积，本领域技术人员引入了多孔基体，如多孔陶瓷基体、多孔金属基体，作为掺硼金刚石薄膜电极的基体以避免繁琐的基体表面预处理工艺，节约成本。然而，对于多孔陶瓷基体、多孔金属基体，其均具有较高的孔隙率，整个基体布满孔洞，整个多孔陶瓷基体和整个多孔金属基体本身强度低，在使用时多孔陶瓷基体、多孔金属基体受到流体的长时间冲刷，容易在流体冲刷作用下损坏，使用寿命缩短。

因此，如何减小基体的腐蚀程度、提高基体的抗流体冲刷能力，延长基体使用寿命是本领域亟需解决的一项技术问题。

发明内容

本发明提供了一种掺硼金刚石薄膜电极复合基体及其制备方法以及一种掺硼金刚石薄膜电极，以解决基体的腐蚀程度高、基体抗流体冲刷能力弱，使用寿命短的问题。

一方面，本发明提供了一种掺硼金刚石薄膜电极复合基体，包括：基体下部和位于所述基体下部的上表面的用于沉积掺硼金刚石薄膜的基体上部；其中，所述基体下部为陶瓷材料，所述基体上部为金属材料；所述基体下部的上表面设置有凹槽，所述基体上部的下表面设置有与所述凹槽相匹配的凸出部，所述凹槽用于卡设所述基体上部的下表面的所述凸出部。

在本发明的一些实施方式中，所述基体上部为由相互贯通的孔洞构成的孔隙率为75％-85％的多孔结构。

在本发明的一些实施方式中，所述基体下部为由相互贯通的孔洞构成的孔隙率为30％-50％的多孔结构。

在本发明的一些实施方式中，所述基体上部的多孔结构的孔洞和所述基体下部的多孔结构的孔洞均呈规则的圆形。本发明的基体上部的孔洞形状和基体下部的孔洞形状不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理设计。

在本发明的一些实施方式中，所述基体上部的多孔结构的孔洞与所述基体下部的多孔结构的孔洞流体连通。

在本发明的一些实施方式中，所述凹槽为穿过所述基体下部的上表面的中心的十字型凹槽。本发明的凹槽形状结构不限于此，本领域技术人员可以进行合理选择，例如，凹槽可以为均匀分布在基体下部的上表面的多个半球形凹槽。