bddti电极性能增强技术研究

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1、中图分类号：TB43,X703论文编号：102870515-S047学科分类号：080201硕士学位论文BDD/Ti电极性能增强技术研究（江苏省六大人才高峰项目No.ZBZZ002）研究生姓名刘召志学科、专业机械制造及其自动化研究方向CVD金刚石与表面工程指导教师徐锋教授南京航空航天大学研究生院机电学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanical&ElectricalEngineeringEnhancementT

2、echnologyofBDD/TiElectrodePerformance(SuppportedbytheSixTalentPeaksProjectinJiangsuProvince,No.ZBZZ002)AThesisinMechanicalManufacturingandAutomationbyLiuZhaozhiAdvisedbyProf.XuFengSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人

3、声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要掺硼金刚石(Borondopeddiamond，简称BDD)电极因其优异的物理和化学性质、低背景电流以及很宽的电化学窗口，在重污染

4、有机废水处理领域有着广阔的应用前景。本文开展BDD/Ti电极性能增强技术研究，主要包括对网状电极、电极膜基结合性能和纳米结构阵列电极的制备及性能进行研究。本文完成的主要工作以及取得的成果如下：1.在热丝化学气相沉积（HFCVD）系统中成功制备出网状BDD电极，Raman和SEM结果表明制备的网状电极质量较高。用Ansys软件分析了网状电极网孔内的热应力，分析结果表明网孔内应力主要在结构突变处有应力集中现象。污水处理结果表明网状电极处理污水效率比平板电极提高10.4%。2.采用两步掺硼法制备高结合性能BDD电极，通过Raman、SEM、XRD和

5、EDS等手段对其进行表征，结果表明金刚石质量优良，薄膜残余应力和TiC中间层存在区域均有变化。通过压痕对比实验证明该工艺方法制备的电极膜基结合性能有显著提高；电极加速寿命实验结果表明与普通电极相比该新工艺制备的电极寿命提高26%。3.用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉（ECR-MPCVD）法制备了纳米结构阵列BDD电极，Raman、SEM等检测结果表明制备的纳米结构阵列电极薄膜表面金刚石含量较高，纳米锥阵列覆盖完全。采用循环伏安法研究了纳米结构电极的电化学窗口、背景电流和电极的可逆性及稳定性，分析表明制备的纳米阵列电极与普通平板电极相比电化

6、学活性表面积增加了超过50%，同时有很好的可逆性和稳定性表现。模拟苯酚污水处理实验表明纳米阵列电极处理污水能力比普通电极最高提高了32%，电流效率提高16.7%。关键词：掺硼金刚石，网状电极，膜基结合力，纳米阵列电极，电化学特性，污水处理IABSTRACTBoron-dopeddiamondhasabroadapplicationprospectinthesevereorganicwastewatertreatmentduetoitssuperiorphysicalandchemicalstability,lowbackgroundcurre

7、ntandaverywidepotentialwindow.Inthisthesis,basicresearchwascarriedoutonthepreparationofhighperformanceBDD/Tielectrodeanditsapplication,includingthemeshelectrode,theenchancementofadhesionandthenanostructuredarrayelectrode.Themainworkandtheresultsobtainedareasfollows:1.BDDmes

8、helectrodewassuccessfullypreparedinHFCVDsystem,RamanandSEMresultsshowthattheprepar