【正文】 最后，在實(shí)驗(yàn)和論文的寫作過(guò)。他對(duì)工作的態(tài)度，值得我好好去學(xué)習(xí)，多思路，廣學(xué)識(shí)，非凡的團(tuán)結(jié)能力值得我去思考自己不足 。 再次感謝老師的辛勤付出。無(wú)論在我進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者 撰寫論文的過(guò)程中，老師 花費(fèi) 了 很大努力 ， 記得從剛開始 在 查閱 論文 題目相關(guān)資料 ，還是撰寫論文 構(gòu)思 等 方面，老師 都做了 細(xì)致的 指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。Regan and M. Gratzel, Nature 1991,353, 2427. [10] M. Paulose, G. K. Mor, O. K. Varghese, K. Shankar and C. A. Grimes, J. Photochem. Photobio. A: Chem. 2020,178,810. [11] O. K. Varghese, M. Paulose, K. Shankar, G. K. Mor and C. A. Grimes, J. . 2020,5,11581161. [12] G. K. Mor, K. Shankar, O. K. Varghese and C. A. Grimes, J. Mater. Res. 2020,19,29892931. [13] 曲喜新 . 雙電層電容器 [J]電子元件與材料 ,1993,2,6877. [14] BardA J,Faulkner L R(谷林瑛等譯 ).電化學(xué)方法原理及應(yīng)用 [M]北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 . 1986,255,4750. [15] 李獲 . 電化學(xué)原理 [M]北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 .1999,5(34):5661. [16] 張治安 ,楊邦朝 ,鄧梅根 ,等 . 金屬氧化物超大容量電容器電極材料的研究進(jìn)展 [J]材料 導(dǎo)報(bào) ,2020,18(7):3033. 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Carbon, 2020, 70: 207214. 天津理工大學(xué) 2020屆 本科 畢業(yè)論文 26 致 謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，多位老師和師兄對(duì)我進(jìn)行了 精心指導(dǎo)和支持， 所以必須在此表達(dá)我深切 的、誠(chéng)摯的謝意 。 （ 5）對(duì) 摻硼金剛石 電極進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和 Hall 效應(yīng)分析。 （ 3）對(duì)制備出的 BDD 電極分別進(jìn)行 SEM 分析、 Raman 光譜分析和 XRD 分析。詳細(xì)內(nèi)容及結(jié)果如下： （ 1）首先 采用熱絲 CVD 法在 Ta 基片上制備了 BDD 電極， 獲得的電極 品質(zhì)較高 ，適合進(jìn)一步研究 。因此可以推斷對(duì)于 Ta/BDD 薄膜電極電催化過(guò)程，在其它條件相同的情況下，在酸性介質(zhì)中可以提高電極的電催化性能?？烧J(rèn)為其原因是在酸性溶液中含有大量的 H+離子，大量氫離子在電極表面發(fā)生相對(duì)多的電子轉(zhuǎn)移而使析氫電位降低。對(duì)于析氫電位而言， H2SO4介質(zhì)中的氫還原電位絕對(duì)值最小，在│ │左右。從圖中可以明顯看出 BDD 電極的電化學(xué)窗口約為 。電位從 2V 開始掃描，速度為 50mv/s,一直掃描到 +。當(dāng)掃到 50 圈之后，進(jìn)一步進(jìn)行掃描時(shí)，峰強(qiáng)及峰位都沒有變化，這表示表面形成了穩(wěn)定的氧化層。 天津理工大學(xué) 2020屆 本科 畢業(yè)論文 21 圖 BDD 電極在 NaOH 中表征的循環(huán)伏安曲線 Fig. CVs of the BDD film in 圖 所示 使用 Ta/BDD 電極在氫氧化鈉溶液中以 100mV/s 的掃描速度連續(xù)測(cè)試，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)行掃描時(shí)，由于 電極表 面沒有被氧化 ，并未看出明顯的氧化峰。在析氧電位和析氫電位之間，曲線呈現(xiàn)出了平緩的現(xiàn)象。 電勢(shì)窗口分析 圖 BDD/鉭 電極在 Fig. BDD/Ta CV curves measured atin Mol/L Na2SO4 圖 是 Ta/BDD 電極在 。它是“電化學(xué)的譜圖” [27]。 圖 BDD 在濃度為 5mM 鐵氰化鉀、亞鐵氰化鉀溶液中的 阻抗的復(fù)平面圖 Fig. EIS of BDD， respectively in mM K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6 containing 1 M KCl 天津理工大學(xué) 2020屆 本科 畢業(yè)論文 20 BDD 電極的電勢(shì)窗口分析 循環(huán)伏安法 循環(huán)伏安法，是常見的電化學(xué)方法。低頻區(qū)的線性部分反映了離子轉(zhuǎn)移的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)過(guò)程 [26]。通常阻抗復(fù)平面圖包括兩個(gè)部分，高頻區(qū)存在半圓弧，低頻區(qū)存在線性部分。本文制備的是摻硼金剛石膜，從天津理工大學(xué) 2020屆 本科 畢業(yè)論文 19 該圖就能判斷電阻低、離子的擴(kuò)散速度快，適合應(yīng)用于傳感器、電容器等電極領(lǐng)域。從圖中可以看到，高頻率的半圓部分和低頻區(qū)的線性部分。 阻抗分析 圖 是 BDD/Ta 復(fù)合膜作為工作電極 ,Ag/AgCl 作為參比電極 ,鉑電極作為對(duì)電極， 3mol/L氯化鉀為電解液測(cè)試的阻抗復(fù)平面圖。動(dòng)力學(xué)參數(shù)和傳質(zhì)參數(shù)可測(cè)量出來(lái)，來(lái)表示體系的法拉第過(guò)程、電子和離子的傳導(dǎo)過(guò)程，物質(zhì)的微觀性質(zhì)分布可由此說(shuō)明。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000 .00 .20 .40 .60 .81 .0 Potential/VT i m e / sBD D / T a 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45123456 Specific capacitance/mFcm2C u rre n t d e sn i t y /? Acm2 BD D / T a 圖 裸的 BDD 電極在 1M的 NaSO4溶液中測(cè)試的恒電流充放電曲線 （ a）及電流與比電容的關(guān)系曲線 (b)。與其他的活性炭，鎳等電容器結(jié)構(gòu)相比較計(jì)算出的比電容比較小，但是二氧化鈦?zhàn)鳛殡姌O材料制備的電容器適合應(yīng)用到穩(wěn)定性要求高，長(zhǎng)時(shí)間需要電流的設(shè)備中 [24]。 1020 天津理工大學(xué) 2020屆 本科 畢業(yè)論文 18 對(duì)比電容器結(jié)構(gòu)時(shí)， BDD/Ta 電極 的 放電 時(shí)間最 快。 cm) Concentration(cm3) Undoped boron 179。 表 摻雜前后 BDD 電極 Hall 測(cè)量結(jié)果（ T=293K） Undoped and doped BDD electrode Hall measurements BDD 電極的 充放電性能 分析 使用 BDD/Ta 電極，分別與鉑片電極在 1 M Na2SO4 溶液中構(gòu)造了不對(duì)稱電容器結(jié)構(gòu)，設(shè)置的電壓范圍為 ，充放電電流均設(shè)為 , 測(cè)試了恒電流充放電曲線，見圖 。 1020cm3，與未摻雜的載流子濃度相比，明顯很高 [23]。摻硼后的電極的電阻率減少的很明顯，達(dá)到了 ?178。 BDD 電極的 Hall 效應(yīng)分析 Hall 效應(yīng)的分析，主要是測(cè)試金剛石膜摻硼前后或者摻硼量不同對(duì) BDD 電極導(dǎo)電性能的影響。 并且 CHI660D 電化學(xué)工作站 還可以 在鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀溶液的混合溶液中測(cè)量阻抗，也在鄰苯二酚溶液中進(jìn)行了阻抗的測(cè)試 [22]。本 論文使用 的是 CHI660D 型電化學(xué)工作站， 采 用 CHI660D 型電化學(xué)工作站的目的 主要是 使用 了循環(huán)伏安法和安培電流時(shí)間響應(yīng)曲線法進(jìn)行測(cè)試。 ，分別對(duì)應(yīng)于 （ 111） 晶面、 （ 220） 晶面和 （ 311） 晶面。 ， 176。處 ，分別對(duì)應(yīng)于 金剛石碳的 （ 111） 晶面和 （ 220） 晶面 。金剛石的衍射峰 位于 176。 176。 176。 176。 176。 測(cè)試范圍是 2θ 為 10~80。其表面的立體構(gòu)像，可 以 攝制成 為 照片。 想要獲取 BDD 電極 的成分、內(nèi)部 原子 的 形態(tài)和 結(jié)構(gòu) ，就要對(duì) 摻硼金剛石電極 進(jìn)行 X 射線衍射 分析，觀察 其衍射圖譜 [21]。 X 射線衍射光柵是由晶體組成，這些大量的分子或離子，通過(guò)相干散射產(chǎn)生的原子形成的光和 X 射線的強(qiáng)度之間的干擾的散射效應(yīng)。此外在 ，該峰是在金剛石中摻入硼引起的。通過(guò)波數(shù)移動(dòng)偏離的大小可以分析膜中具體應(yīng)力的大小，根據(jù)半峰寬（ FWHM）可以評(píng)估金剛石膜中晶粒的大小和晶體的質(zhì)量。因此，通過(guò)測(cè)量 CVD 金剛石膜的拉曼光譜，即可大致判斷膜中 sp2 碳鍵和 sp3 碳鍵的含量，從而可定性判斷膜的質(zhì)量 [19]。我們能夠從準(zhǔn)粒子激發(fā)拉曼光譜，檢測(cè)出金剛石薄膜拉曼散射品質(zhì)。采用拉曼光譜法測(cè)定，其表現(xiàn)出的特征：可以通過(guò)表面的增強(qiáng)處理把測(cè)檢體系擴(kuò)寬，以接近過(guò)渡金屬和 半導(dǎo)體電極；從電極表面吸附物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)參數(shù)分析著手，作微觀上的表述 [17]。接下來(lái)是測(cè)量散射回來(lái)關(guān)于拉曼光譜信號(hào)與電極電位或電流強(qiáng)度等之間的變化關(guān)系。 BDD 電極的 Raman 光譜分析 拉曼光譜分析的基本原理：首先 Raman 光譜作為一種散射性光譜，想要獲取分子本身和之間的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的信息，必須用 Raman 光譜與入射光進(jìn)行散射光譜分析研究，入射光與 Raman 光的頻率不同，所以 Raman 光譜分析應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種常用分析方法 [16]。用它研究 BDD 電極 的分布情況。 掃描電鏡是一種常用的 電子顯微鏡，對(duì)比于光學(xué)顯微鏡 ， 它的分辨率要 明顯 高很多。顯示器上看到亮度和 樣品上這一點(diǎn)發(fā)射出電子強(qiáng)度 是一致。在屏幕上 形 成像，需使顯示器 和 電子槍 的掃描線圈數(shù)相同。 掃描電 子顯微 鏡的原理： 在物鏡和聚光鏡的相互作用下 ,系統(tǒng) 再 加高電壓，電子束隨掃描線圈運(yùn)動(dòng) 且是由 電子槍發(fā)射出的 ，它能 變的 更細(xì)，可 在樣品的表面進(jìn)行掃描。 最后采用 SEM、 Raman 光譜和 XRD 對(duì) BDD 膜進(jìn)行分析。在這里主要考慮到硼源濃度對(duì)金剛石膜生長(zhǎng)的影響，具體要求如下： 分別采用硼源流量為 0sccm、 5sccm 和 10sccm 制備金剛石膜，每次生長(zhǎng)時(shí)間為 48 小時(shí)以上。 采用循環(huán)伏安法，使用不盡相同速率的三角波，隨著時(shí)間控制好電極的電位，進(jìn)行一次和多次重復(fù)掃描，能夠在電極上產(chǎn)生不同的還原和氧化反應(yīng)，而且他們都是交替進(jìn)行的，可記錄為