[发明专利]一种掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种掺杂金刚石‑氧化钌复合涂层电极制备方法及其应用，包括基底以及设置于基底表面的电极工作层，所述电极工作层为双层膜结构，从下至上，依次为掺杂金刚石膜层和氧化钌膜层，所述氧化钌膜层中添加有掺杂金刚石颗粒。该种复合涂层电极结合了氧化物涂层电极和掺杂金刚石电极的优势，同时具有异质结效应，具备良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度，可用于电催化污水降解、化学电池正极轻质板栅、电化学合成、电信号探测、尾气处理及其他相关电化学领域。

技术领域

本发明公开了一种掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极制备方法及其应用，属于电极制备技术领域。

背景技术

掺杂金刚石具有极宽的电化学窗口、极高的析氧电位、极低的背景电流、极好的化学稳定性、表面惰性及弱吸附性，是环境电化学领域的研究热点。在生态环境领域，常被用来处理具有高浓度、高盐度、高氨氮、强酸碱度等特点的难生化降解有机废水，被称为“理想的阳极材料”。

电催化氧化被称为“环境友好”技术，是利用电子作为催化剂，在常温常压下能有效处理含有机污染物废水。随着电催化氧化正在不断的工业化，使得电催化氧化技术应用于大规模的现场应用正在成为可能。电催化氧化中最为关键的就是阳极材料的选择。二氧化钌具有较好的电催化氧化特性，对有机废水的处理具有较好的氧化降解作用。

然而，虽然掺杂金刚石电极具有极高的析氧电位，但相比金属或氧化物薄膜，其导电性较差，在使用过程中存在效率低且能耗偏高等问题；金属氧化物涂层具有极好的导电性，但析氧电位低，对于难降解有机废水的降解能力差。将掺杂金刚石和氧化物涂层耦合，对于电极的降解和导电性能都会有极大的提升。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种膜层覆盖均匀，具有优异导电性能，电催化降解性能的掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极。

本发明的第二个目的在于提供一种掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极的应用

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种掺杂金刚石-氧化钌复合涂层电极，包括基底以及设置于基底表面的电极工作层，所述电极工作层为双层膜结构，从下至上，依次为掺杂金刚石膜层、氧化钌膜层，所述氧化钌膜层中添加有掺杂金刚石颗粒。

发明人意外的发现，掺杂金刚石电极具有极高的析氧电位，但相比金属或氧化物薄膜，其导电性较差，在使用过程中存在效率低且能耗偏高，在其表面设置氧化钌膜层，氧化钌膜层具有优异的导电性能，且能够与掺杂金刚石膜层形成PN结从而加强在恒定电场中的电子分离从而提高电流效率，从而获得最有优异催化性能的耦合电极。

在氧化钌膜层中引入掺杂金刚石颗粒，一方面，可以改善双层膜之间热膨胀系数不匹配的问题，另外一方面易与掺杂金刚石膜层形成O-C键，通过上述两方面的作用使得双层膜不仅具有优异的结合性能，并进一步提升导电性。