發(fā)布時(shí)間：2021-08-15 12:26

　　電化學(xué)傳感器具有靈敏、便攜、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),在保證飲用水安全、預(yù)防診治疾病等關(guān)乎生命健康的領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用研究前景。在構(gòu)建電化學(xué)傳感器過程中,開發(fā)性能優(yōu)異的電極材料十分關(guān)鍵。金剛石/石墨復(fù)合納米薄膜材料不僅擁有sp3-碳鍵金剛石和sp2-碳鍵石墨的綜合性質(zhì),具有機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異、電化學(xué)勢窗寬、背景電流低、導(dǎo)電性好,以及電化學(xué)活性高等特點(diǎn),而且擁有通過裁剪結(jié)構(gòu)調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)的能力,在構(gòu)建高性能電化學(xué)傳感電極方面擁有廣闊潛力。本論文主要以金剛石/石墨復(fù)合納米薄膜為研究對象,開展其生長制備、微觀結(jié)構(gòu)分析、生長機(jī)制探討、電化學(xué)性質(zhì)分析,以及電化學(xué)傳感性能評價(jià)的研究。首先,采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）技術(shù),在高襯底溫度（>1000℃）和高CH4濃度（≥8%）條件下制備金剛石/石墨（D/G）納米片復(fù)合薄膜,其中D/G納米片由石墨殼層包裹金剛石核芯結(jié)構(gòu)組成。經(jīng)過分析,納米金剛石過渡層中孿晶缺陷橫向誘發(fā)和石墨包裹層側(cè)面阻止被認(rèn)為是導(dǎo)致D/G納米片生長的重要條件。通過調(diào)控薄膜微觀結(jié)構(gòu),開發(fā)出寬電化學(xué)勢窗（3.18 V）,低背景雙電層電容,以及優(yōu)異電化學(xué)活性的非摻雜D/G-8%納米片... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：188 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｄ／Ｇ納米線薄膜的（ａ，ｂ）髙分辯ＴＥＭ圖像和（ｃ）電子能邏：損失譜｜ｍ｜??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?（ａ，ｂ）?Ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｏｓｓ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｄ／Ｇ??ｎａｎｏ?ｗｉｒｅｓ?ｆｉｌｍ１＂＂??

２比例較高??時(shí)，等離子體中ＣＮ基團(tuán)含量增多。ＣＮ基團(tuán)會擇優(yōu)吸附在納米金剛石的（１００）晶??面上。在生長過程中，Ｃ２基團(tuán)會優(yōu)先吸附在含有ＣＮ基團(tuán)的晶面上，導(dǎo)致納米金??剛石沿著［１００］方向的優(yōu)先生長，最終形成具有特定晶體取向的線狀金剛石結(jié)構(gòu)??［１１３＇１１６］。當(dāng)襯底溫度繼續(xù)增高時(shí)，一方面，金剛石納米線沿著［１００］方向擇優(yōu)生長；??另一方面，金剛石納米線的圓周方向二次形核密度增加，金剛石納米線變粗，長??徑比變校??■■??■?（ｄ）?１５一。〇?絕??爆愚??圖１．２?（ａ－ｃ）使用Ｎ２／ＣＨ４氣氛，在不同村底溫度（５５０?￣?８００?°Ｃ）下制備Ｎ－ＵＮＣＤ薄膜的ＳＥＭ??圖傈，（ｄ）在不同溫度下Ｎ－ＵＮＣＤ薄膜的形成機(jī)制示意圖｜１１３丨??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?（ａ－ｃ）?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｎ－ＵＮＣＤ?ｆｉｌｍｓ?ｇｒｏｗｎ?ｉｎ?ａ?Ｎ２／ＣＨ４?ｐｌａｓｍａ?ａｔ?ｔｈｅ??ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｆ?５５０?？８００?〇Ｃ．?（ｄ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｅｐｉｃｔｉｎｇ?ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ??Ｎ－ＵＮＣＤ?ｆｉｌｍｓ?ａｔ?ｖａｒｉｅｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ１１１３１??與此同時(shí)，Ｒａｋｈａ?Ｓ．等研究人員［ｉｍｉ９］在分析了不同Ｎ２濃度和甲烷濃度對??Ｄ／Ｇ納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)生長的影響后，提出Ｎ２的引入可以促進(jìn)石墨殼層的形成，??等離子體氣氛中的ＣＮ和ＣＨ基團(tuán)是促進(jìn)金剛石納米線生長的重要因素。因此，??Ｎ２和高濃度ＣＨ４被認(rèn)為與納米線復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成有重要聯(lián)系。??３．?Ｄ／Ｇ納米線復(fù)合薄膜導(dǎo)電性質(zhì)研究??在生長過程

０４－?（ｄ）?Ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｄａ??０?０００００３０－??＾?〇〇〇〇〇〇％．?＜??Ｓ?〇〇？〇〇〇？■?／?ｇ?６＊０ｘ１０??３?ＡＡ?／?５??〇〇？〇〇〇？？?３ｉ）ｘ１０，－??００＃０００１°－?、?一’’?〇．〇．?—?＾??一＊＾??？°Ｊ?－０１?〇？?０１?０３?＃４?？?－０．２?０．０?０．２?０．４?０．６??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｖｓ．?（Ａｇ／ＡｇＣＩ）Ａ／?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｖｓ．?（Ａｇ／ＡｇＣＩ）／Ｖ??圖１．３（３）０心納米線薄膜、〇１）玻碳、（（：）８００和（（１）石墨電極檢測從、０點(diǎn)和１＾的差分??脈沖伏安曲線州??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ａｓｃｏｒｂｉｃ?ａｃｉｄ?（ＡＡ），?ｄｏｐａｍｉｎｅ?（ＤＡ），?ａｎｄ?ｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?（ＵＡ）?ｕｓｉｎｇ?（ａ）?Ｄ／Ｇ??ｎａｎｏｗｉｒｅｓ?ｆｉｌｍ，?（ｂ）?ｇｌａｓｓｙ?ｃａｒｂｏｎ，?（ｃ）?ＢＤＤ，?ａｎｄ?（ｄ）?ｇｒａｐｈｉｔｅ?ａｓ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ＇９３１??（２）其它應(yīng)用研究??由于同時(shí)擁有高導(dǎo)電的石墨殼層、負(fù)電子親和勢的金剛石核心、獨(dú)特的納米??線結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，研究人員對Ｄ／Ｇ納米線復(fù)合薄膜的場發(fā)射基本性能［１Ｗ），１１（），Ｕ４，１２２－１２４］??以及場發(fā)射綜合器件性能［ｕａｍ，１２５］等方面進(jìn)行了研究，結(jié)果表明復(fù)合薄膜不僅擁??有良好的基本性能，而且具有優(yōu)異的壽命［１１＇此外，研宄人員發(fā)現(xiàn)Ｄ／Ｇ納米線??復(fù)合薄膜－Ａ１２０３對磨副在高真空高溫環(huán)境中擁有超低的摩擦系數(shù)和超低的磨損??－Ｓ－Ｉ９８］??早．?〇??１．３．２金剛石／石

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]水環(huán)境重金屬檢測微傳感器及自動分析儀器的研究[D]. 蔡巍.浙江大學(xué) 2012
[4]幾種重金屬離子的檢測及應(yīng)用的新方法研究[D]. 國大旺.吉林大學(xué) 2011



本文編號：3344556