掺硼金刚石（Boron Doped Diamond，BDD）薄膜电极具有很多优异的性质。如宽电势窗口、极低而稳定的背景电流，以及在恶劣环境和高电流密度下极好的化学稳定性、良好的抗生物污染性和生物相容性等。例如：氢端基BDD（2×1020B·cm-3）在0.1 mol·L-1、JD足球反波胆APP下载=7的磷酸盐缓冲液（JD足球反波胆APP下载osJD足球反波胆APP下载ate Buffer Solution，PBS）中，其背景电流比金电极低10倍、比玻碳电极低100倍左右；BDD电极的优异性能非常适用于微量物质的电化学检测，特别是将电极的一维尺寸降为微米级制备成BDDJD足球反波胆APP下载，其可提高电极的空间分辨率和时间分辨率，满足对微量物质实时和快速连续检测要求；金刚石优异的性能结合JD足球反波胆APP下载的独特优势，已经被用于生物介质中检测老鼠大脑中的多巴胺，观察去甲肾上腺素在肠系膜动脉的释放情况，探讨腺苷在动物组织呼吸调节中的作用，检测作为神经调节剂的血清素，作为探针应用在扫描电化学显微镜及用于体内多巴胺检测传感器的快速扫描伏安检测等。


但是BDD作为JD足球反波胆APP下载，除了受微小尺寸的特殊影响外，其电化学性能还受硼掺杂浓度、sp2碳杂质及晶面取向和表面端基等因素的影响，特别是表面端基在很大程度上影响电化学响应。由于热丝化学气相沉积过程中JD足球反波胆APP下载占99%，刚制备好的BDD电极表面为氢端基，将氢端基的BDD暴露在JD足球反波胆APP下载等离子体、浓酸中煮沸、电化学阳极JD足球反波胆APP下载化、空气中长期放置或长期的使用的情况下，可将其表面氢端基转化为JD足球反波胆APP下载端基。将JD足球反波胆APP下载端基的BDD暴露于氢等离子体或在酸性溶液中阴极极化，可使其表面从JD足球反波胆APP下载端基转化为氢端基。但是，这种转化在某些时候是有害的，特别是氢端基BDD在空气中放置一段时间或者在溶液中使用一段时间后，其表面会逐渐转变为JD足球反波胆APP下载端基，从而导致电极表面的电子传递速率显著降低，严重影响电极测试的准确性、灵敏度及重现性。


为了恢复氢端基电极的活性，需要对这种退化后的BDD电极进行氢化处理。在众多氢化的手段中，电化学阴极极化因方便、快捷，已被广泛用作BDD电极的表面预处理。但是，以前的研究主要关注电解质、极化时间、极化电位等阴极极化条件的影响，忽视了电极成分组织结构与阴极极化的关系，特别是掺硼浓度对电化学氢化的影响。为此，本文以钨丝为基体，在不同沉积温度下改变掺硼浓度，沉积BDD薄膜以制备BDDJD足球反波胆APP下载，研究掺硼浓度对BDD薄膜电化学氢化的影响。


1实验部分


1.1实验材料


选用直径为70μm的W丝（纯度99.95%）作为BDDJD足球反波胆APP下载基体，纯度为99.999%的CH4和H2作为反应气体，硼源是H2和B2H6的混合气体（H2和B2H6体积比为95∶5）。主要化学试剂包括：铁氰化钾（质量分数≥99.5%），天津市光复科技发展有限公司生产；氯化钾（质量分数≥99.8%），天津市光复科技发展有限公司生产；硫酸（质量分数为98%），株洲市星空化玻有限公司生产。实验所用水，均为电阻率18 MΩ·cm的高纯水。


1.2 BDDJD足球反波胆APP下载的制备


1.2.1基体的形成


将作为阳极的钨丝夹住并置于1 mol·L-1的NaOH溶液中，在电压为4 V（vs.Ag/AgCl）条件下反复插入NaOH溶液内进行电化学刻蚀。由于靠近杯子底部的W丝会部分接触溶液的时间过长，被电化学刻蚀的程度大而导致钨丝形成锥形尖端。待W丝的刻蚀完成后，将其浸入氢氟酸溶液中10 min，以去除电化学刻蚀过程中在表面形成的JD足球反波胆APP下载化物。然后，在丙酮和纯水中超声清洗10 min，清洗完毕竖直将其悬挂浸入纳米金刚石粉悬浊液中，利用超声波震荡30 min。最后，用酒精清洗1 min晾干待用。BDDJD足球反波胆APP下载的制备过程示意图如图1所示。

图1 BDDJD足球反波胆APP下载的制备过程


1.2.2 BDD薄膜的沉积


采用热丝化学气相沉积法沉积BDD薄膜，具体沉积参数为反应气氛CH4∶H2∶B2H6=1.5∶100∶0.2/0.4/0.8/1.2（流量mL·min-1）、沉积温度700和800℃、沉积气压3.5 kPa、沉积时间3 h。


1.2.3 BDDJD足球反波胆APP下载的封装


在BDD薄膜沉积过程中，由于沉积气氛中的活性碳原子与W丝基体反应形成脆性碳化物，JD足球反波胆APP下载在使用过程中容易折断，因而需要对电极进行物理性保护，同时为了更好的控制电极与测试溶液的接触面积，保证测试的一致性，BDDJD足球反波胆APP下载在测试前需要进行封装处理。将端口软化缩口形成锥形状的毛细玻璃管（直径为1 mm、内径0.3 mm）套住沉积完的样品，再用环JD足球反波胆APP下载树脂粘住玻璃管与样品的一端（靠近W丝尖端部分），控制样品尖部露出约300—400μm，随后将粘有导电银胶的铜导线从毛细玻璃管的另一端插入到玻璃管中，连接铜线与样品，在60℃下固化24 h，使样品与铜导线形成良好的导电连接，最后用环JD足球反波胆APP下载树脂密封裸露的铜线与导电银胶，保证完全密封绝缘而没有导电区域露出，同时固定住毛细玻璃管。


1.3电化学测试


实验采用三电极测试方法，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，BDDJD足球反波胆APP下载为工作电极，所有电化学测试均在CHI660E电化学工作站上进行。