導(dǎo)語(yǔ)：

       作為一種高性能新材料，BDD（硼摻雜金剛石）電極有哪些優(yōu)勢(shì)和性能特點(diǎn)，BDD涂層電極制備時(shí)如何選擇基體，推進(jìn)BDD電極工業(yè)化的意義是什么，BDD電極生產(chǎn)企業(yè)代表又是怎樣一個(gè)發(fā)展?fàn)顩r呢？追逐碳材料科技發(fā)展新動(dòng)向，讓我們開(kāi)啟解密BDD（硼摻雜金剛石）電極之旅吧。

       何謂BDD電極？

       BDD（boron-doped diamond，硼摻雜金剛石）電極是一種新型高效的多功能電極，金剛石特殊的sp3鍵結(jié)構(gòu)及其摻雜后具有的導(dǎo)電性，賦予了BDD電極優(yōu)異的電化學(xué)特性。

       BDD電極的對(duì)比優(yōu)勢(shì)

       電極在電化學(xué)降解過(guò)程中起著舉足輕重的作用。作為氧化物質(zhì)（O3、·OH、H2O2 等）產(chǎn)生及反應(yīng)的重要場(chǎng)所，理想的催化電極需要具備良好的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和活性自由基生成能力。 傳統(tǒng)的碳電極如：玻碳(GC)電極，石墨等，強(qiáng)度差，容易被反應(yīng)中間產(chǎn)物、反應(yīng)產(chǎn)物或其他接觸物強(qiáng)烈吸附而污染；金屬電極容易出現(xiàn)鈍化；金屬氧化物電極以及混合金屬氧化物電極，壽命不長(zhǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，需要進(jìn)行改性處理等工作，操作較為復(fù)雜；通過(guò)電沉積或熱分解方法在基體上涂層的電極材料，電極表面性質(zhì)不夠穩(wěn)定、容易失活等缺陷。 相對(duì)而言，BDD電極因?yàn)榫哂蟹浅挼碾娀瘜W(xué)電勢(shì)窗口和較小的背景電流，加上金剛石良好的化學(xué)惰性（常溫下不與任何酸堿介質(zhì)反應(yīng)），不易結(jié)垢等特點(diǎn)，適用于高濃度、強(qiáng)酸堿、高毒性、難降解有機(jī)廢水的處理，病毒和細(xì)菌的殺滅消除等場(chǎng)合，是極為理想的電化學(xué)電極材料選擇。

       BDD電極的性能特點(diǎn)

       前面已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹了BDD電極的對(duì)比優(yōu)勢(shì)，那么BDD電極還有哪些優(yōu)異的性能特點(diǎn)呢？我們一起來(lái)看下： 1、寬電化學(xué)勢(shì)窗口和高析氧電位。因?yàn)殛?yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的同時(shí)，還存在著水電解析出氧氣的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，若被處理污染物的氧化電位小于電極的析氧電位，在電極達(dá)到析氧電位前，污染物在陽(yáng)極上就已經(jīng)得以電催化氧化。但若氧化過(guò)程在電極的電勢(shì)窗口以外發(fā)生，受到析氧的影響，污染物就難以被有效分解。電勢(shì)窗口越寬(析氧電位越高)，陽(yáng)極上氧氣越難析出，有機(jī)污染物在陽(yáng)極被氧化的概率就會(huì)越大，同時(shí)避免了析氧反應(yīng)產(chǎn)生的能耗。因此，可以提高處理污水的效率，同時(shí)降低能耗； 2、背景電流低的特點(diǎn)，有利于金剛石電極檢測(cè)電解液中的痕量污染物，使得BDD電極在電化學(xué)傳感器方面具有寬廣的應(yīng)用潛力； 3、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，使得BDD電極在酸性、中性、堿性條件下仍能保持良好的穩(wěn)定性和電極活性； 4、低吸附特性，對(duì)很多化學(xué)物質(zhì)來(lái)說(shuō)具有吸附惰性，常規(guī)電極表面經(jīng)常發(fā)生“中毒”污染，需要對(duì)電極表面經(jīng)常做預(yù)處理，以保持電極的性能。 寬電化學(xué)勢(shì)窗口和高析氧電位、背景電流低、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、低吸附特性，可以說(shuō)，正是由于這些性能特點(diǎn)，奠定了BDD電極作為理想電極材料選擇的基礎(chǔ)。為確保BDD電極的電化學(xué)特性的完美展現(xiàn)，BDD電極的材料選擇及其制備尤為關(guān)鍵，因而也成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

       制備BDD涂層電極的基體選擇

       金剛石電極的襯底選擇對(duì)于電極的結(jié)合性能有重要的影響。制備BDD涂層電極可選用的襯底材料較多，如：硅、鈦、鈮、鉭、鎢、鉬、石墨、玻碳等材料。 作為電極使用，由于Si材料很脆且電導(dǎo)率低不適合制備大尺寸工業(yè)電極；石墨和玻碳需有中間過(guò)渡層，且機(jī)械強(qiáng)度差，易碎；Ti材料與金剛石的熱膨脹系數(shù)差異比較大，金剛石沉積時(shí)Ti和氣體中的C會(huì)生成TiC中間層，雖然TiC層確保了鈦襯底和金剛石之間良好的的電接觸，但TiC層粗糙多孔，極易剝落，膜基結(jié)合性能有待改善。 鈮作為一種具有重要戰(zhàn)略意義的功能材料，其熔點(diǎn)高、冷加工性能好。同時(shí)，化學(xué)穩(wěn)定性高，抗酸堿腐蝕能力強(qiáng)，在電學(xué)和電化學(xué)方面具有很大的的優(yōu)勢(shì)，本身就是常用的電容器和電極材料。以鈮材料為基體，采用CVD化學(xué)沉淀法，可制備出高質(zhì)量、不同摻雜濃度的摻硼金剛石電極材料。 

       BDD電極的工業(yè)化意義

       水是生命之源，但我國(guó)屬于一個(gè)水資源緊缺型國(guó)家。隨著現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水污染日益嚴(yán)重，水域的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題越來(lái)越常見(jiàn)，不利于生態(tài)平衡；同時(shí)，工業(yè)廢水和生活污水的排放量逐漸變多，而廢水中含有的化學(xué)成分變得愈發(fā)復(fù)雜，其中包括許多難以降解且對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重的有機(jī)物，如農(nóng)藥、酚類和酸類等。因此，如何有效處理廢水中有機(jī)化合物，尋求高效、經(jīng)濟(jì)的水污染治理手段已成為亟待解決的主要難題。特別是當(dāng)前，新冠疫情的反復(fù)肆虐，我們不得不開(kāi)始重新思考健康與環(huán)境的關(guān)系。探索綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的高性能新材料依然是我們追求的主旋律。 

       BDD電極作為匹配電化學(xué)污水處理設(shè)備的耗材，承擔(dān)著不可或缺的作用，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于污水處理，電解和電化學(xué)合成，以及基于電化學(xué)原理的探測(cè)器、傳感器等，涉及到農(nóng)藥、皮革、造紙、紡織、食品、化妝品、醫(yī)藥等應(yīng)用領(lǐng)域。但由于BDD電極核心技術(shù)的瓶頸與壁壘，國(guó)內(nèi)消耗的BDD電極大多來(lái)自進(jìn)口，價(jià)格高不說(shuō)，并且貨期不穩(wěn)定。推進(jìn)BDD電極的工業(yè)化勢(shì)在必行，因此也涌現(xiàn)了不少企業(yè)院校、科研單位等加入BDD電極科技研發(fā)以及成果轉(zhuǎn)化的陣列。

       BDD電極的企業(yè)代表

       作為BDD電極生產(chǎn)企業(yè)代表，經(jīng)過(guò)多年攻堅(jiān)克難，西波爾CVD金剛石涂層項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在大尺寸和超低成本的BDD涂層電極的技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)制備方面取得突破，成為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的掌握BDD電極核心技術(shù)的專業(yè)廠家之一。公司不僅能在大面積鈮網(wǎng)上做BDD涂層，還可以在其他金屬表面做涂層，其優(yōu)勢(shì)在于可生產(chǎn)基體尺寸高達(dá)500mm*500mm的大尺寸全表面CVD金剛石膜涂層電極。根據(jù)客戶要求提供定制化產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)同類產(chǎn)品進(jìn)口替代，幫助客戶降本增效。

       涂層后板狀BDD電極
       道阻且長(zhǎng)，行則將至。西波爾CVD金剛石涂層項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)始終致力于BDD涂層電極產(chǎn)品的技術(shù)攻堅(jiān)和成果應(yīng)用研究，通過(guò)不斷技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)來(lái)推動(dòng)企業(yè)的進(jìn)步，為污水治理和綠色環(huán)保貢獻(xiàn)力量。 

       結(jié)語(yǔ)

       碳材料科技發(fā)展迅速，圍繞BDD電極等新材料的科研工作仍在繼續(xù)。未來(lái)，相信將有更多相關(guān)新技術(shù)及新應(yīng)用等待我們?nèi)ソ饷埽?/p>