一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体，包括芯部、间隔贴附于芯部外表面的中间部、位于中间部外表面和中间部间隔处的芯部暴露面上的掺硼金刚石薄膜沉积部；芯部和掺硼金刚石薄膜沉积部为陶瓷材料，中间部为外表面包覆有隔热材料的吸能材料，掺硼金刚石薄膜沉积部是由相互贯通的孔洞构成的泡沫状结构。本发明专利技术的芯部为基体提供力学支撑，分担部分作用在电极安装位置的流体冲击力，减小电极脱离安装位置的可能；中间部为外表面包覆隔热材料的吸能材料，流体通过掺硼金刚石薄膜沉积部的相互贯穿的孔洞时产生的冲击力在冲击到中间部时被中间部有效吸收，避免冲击力贯穿整个电极时冲击力过大导致基体沿孔壁破损、电极寿命缩短的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体及其制备方法
本专利技术涉及电化学电极
，具体而言，涉及一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体及其制备方法以及一种掺硼金刚石薄膜电极及其制备方法。
技术介绍
随着石油、化工、医药等行业的发展，工业废水中难降解物质的数量和种类越来越多，为了解决废水污染问题，研究者针对废水处理技术展开了大量研究。研究发现，在众多水处理技术中，相对于其他水处理技术，电化学氧化法为环境友好型技术，其具备处理范围广、二次污染小、可控性好和成本低等特点，成为废水处理
的重要发展方向。电化学氧化法的关键在于合适的电极材料，掺硼金刚石薄膜(BDD)电极因具有极宽的电势窗口、极高的析氧电位等特点成为极佳的电化学电极材料，而掺硼金刚石薄膜电极性能的好坏与基体材料的选择息息相关。目前，最常用的掺硼金刚石薄膜电极基体为平板状基体，然而，平板状基体属于二维基体，其供掺硼金刚石薄膜薄膜沉积的沉积面积较小。为此，研究人员引入了具有较高孔隙率、大比面积的泡沫陶瓷基体，在此基础上，为了保证改善传质过程、提高电流效率，研究人员优选具备网络互穿通孔的泡沫陶瓷基体。然而，具备网络互穿通孔的泡沫陶瓷基体的掺硼金刚石薄膜电极在应用于废水处理时，流体穿过泡沫陶瓷基体的相互贯穿的孔洞时会碰撞到孔壁，形成冲击力，冲击力从第一次碰撞到孔壁时产生，并随着流体的流动不断地传递到下一个孔洞，并在流体撞击新的孔洞孔壁时不断变大，伴随流体流过基体的过程保持变大状态的冲击力也贯穿整个掺硼金刚石薄膜电极，由于陶瓷本身具有脆性，脆性的多孔洞泡沫陶瓷基体容易因冲击力过大而沿孔壁破损。另外，流体造成的一部分冲击力会集中在掺硼金刚石薄膜电极使用时的安装位置，由于相互贯穿的孔洞构成的泡沫陶瓷基体自身支撑力小，导致掺硼金刚石薄膜电极容易脱离安装位置，在使用环境中随流体移动，缩短掺硼金刚石薄膜电极的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术提供了一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体及其制备方法以及一种掺硼金刚石薄膜电极及其制备方法，以解决现有技术中掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体存在的流体流经泡沫陶瓷基体的孔洞时不断碰撞孔壁引发的不断变大的冲击力导致泡沫陶瓷基体沿孔壁损坏、流体引发的冲击力作用在掺硼金刚石薄膜电极安装位置时冲击力导致掺硼金刚石薄膜电极脱离安装位置、掺硼金刚石薄膜电极使用寿命缩短等问题。一方面，本专利技术提供了一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体，其包括：位于中心的芯部；中间部，其间隔的贴附于所述芯部的外表面；掺硼金刚石薄膜沉积部，其位于所述中间部的外表面和所述中间部的间隔处的芯部暴露面上；其中，所述芯部和所述掺硼金刚石薄膜沉积部为陶瓷材料，所述中间部为外表面包覆有隔热材料的吸能材料；所述掺硼金刚石薄膜沉积部是由相互贯通的孔洞构成的泡沫状结构。本文所述的术语“吸能材料”是指在碰撞过程中能够快速吸收碰撞能量，减少碰撞加速度的材料，在本文中具体指，流体冲击掺硼金刚石薄膜沉积部的相互贯通的孔洞的孔壁时产生冲击力，随着流体的流动，流体不断撞击孔壁，导致冲击力不断变大，在冲击力碰撞到由外表面包覆有隔热材料的吸能材料制成的中间部时，中间部有效吸收冲击力，使碰撞到中间部的流体所伴随的冲击力减小的一类材料，即流经中间部后的流体所伴随的冲击力大幅减小，流体再碰撞到孔壁时的冲击力大幅减小，可以防止冲击力过大造成的孔壁破损。本文所述的术语“隔热材料”是指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。在本专利技术的一些实施方式中，所述芯部为致密结构。在本专利技术的一些实施方式中，所述吸能材料选自EVA泡棉和/或聚氨酯泡棉。本文所述的术语“EVA泡棉”是指乙烯-醋酸乙烯共聚物制成的橡塑发泡材料，其是新型环保塑料发泡材料，具有良好的缓冲、抗震、抗冲击性、隔热、防潮、抗化学腐蚀、防菌防水等优点，且无毒、不吸水。本专利技术的所述吸能材料不限于此，在满足吸能减震、抗冲击性的前提下，本领域技术人员可以根据实际需要对具体使用的吸能材料进行合理选择。在本专利技术的一些实施方式中，所述隔热材料选自玻璃纤维、石棉、岩棉、气凝胶毡中的一种或多种。本专利技术的所述隔热材料不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要对具体使用的隔热材料进行合理选择。在本专利技术的一些实施方式中，所述中间部等距离间隔设置于所述芯部的外表面。本专利技术间隔设置的所述中间部的间隔不限于等距离设置，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理设计。在本专利技术的一些实施方式中，所述掺硼金刚石薄膜沉积部的孔隙率为75％-85％。在本专利技术的一些实施方式中，所述芯部、所述中间部和所述掺硼金刚石薄膜沉积部的体积比为2:1:2-4:1:5。另一方面，本专利技术还提供了一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体的制备方法，包括以下步骤：S1、将陶瓷粉体预压成型后进行烧结，制备得到所述掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体的芯部；S2、将吸能材料裁剪为预定尺寸，间隔的贴附于所述芯部的外表面，用隔热材料包覆贴附于所述芯部的外表面的吸能材料的外表面上，得到所述掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体的中间部；S3、配制包含S1步骤使用的陶瓷粉体、烧结助剂和发泡剂的陶瓷浆料；S4、将部分陶瓷浆料注入模具中铺平至预定厚度，之后将S2步骤得到的芯部外表面贴附有中间部的半成品基体坯体放置于铺有部分陶瓷浆料的模具的中间位置，继续向模具中注入陶瓷浆料至陶瓷浆料漫过所述半成品基体坯体并达到预定厚度，固化脱模后得到基体坯体；S5、烧结所述基体坯体，得到所述掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体。再一方面，本专利技术还提供了一种掺硼金刚石薄膜电极，所述掺硼金刚石薄膜电极包括上述任一项的掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体。又一方面，本专利技术还提供了一种掺硼金刚石薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：S1、根据上述的掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体的制备方法制备掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体；S2、对所述掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体超声清洗，烘干备用；S3、将经过S2步骤处理的掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体放置于金刚石悬浊液中植晶，之后超声清洗，烘干备用；S4、将经过S3步骤处理的掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体放置于热丝化学气相沉积设备内进行掺硼金刚石薄膜的沉积。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体包括芯部、中间部和掺硼金刚石薄膜沉积部，芯部位于基体的中心位置，中间部间隔设置于芯部外表面，掺硼金刚石薄膜沉积部设置于中间部外表面和中间部的间隔处的芯部暴露面上，芯部和掺硼金刚石薄膜基体沉积部均为陶瓷材料。本专利技术具备上述结构的基体，掺硼金刚石薄膜沉积部既与芯部连接，又与中间部连接，陶瓷材质的掺硼金刚石薄膜沉积部更容易与陶瓷材质的芯部结合，中间部借助于掺硼金刚石薄膜沉积部与芯部的连接紧密的贴附于芯部，保证了掺硼金刚石电极基体的芯部、中间部和掺硼金刚石薄膜沉积部的结合性，防止基体各部分的脱离，保证掺硼金刚石薄膜电极基体的完整性。(2)本专利技术的掺硼金刚石薄膜电极基体的中间部为外表面包覆有隔热材料的吸能材料，掺硼金刚石薄膜沉积部为由相互贯通的孔洞构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体，其特征在于，包括：/n位于中心的芯部；/n中间部，其间隔的贴附于所述芯部的外表面；/n掺硼金刚石薄膜沉积部，其位于所述中间部的外表面和所述中间部的间隔处的芯部暴露面上；/n其中，所述芯部和所述掺硼金刚石薄膜沉积部为陶瓷材料，所述中间部为外表面包覆有隔热材料的吸能材料；/n所述掺硼金刚石薄膜沉积部是由相互贯通的孔洞构成的泡沫状结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体，其特征在于，包括：
位于中心的芯部；
中间部，其间隔的贴附于所述芯部的外表面；
掺硼金刚石薄膜沉积部，其位于所述中间部的外表面和所述中间部的间隔处的芯部暴露面上；
其中，所述芯部和所述掺硼金刚石薄膜沉积部为陶瓷材料，所述中间部为外表面包覆有隔热材料的吸能材料；
所述掺硼金刚石薄膜沉积部是由相互贯通的孔洞构成的泡沫状结构。


2.如权利要求1所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述芯部为致密结构。


3.如权利要求1所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述吸能材料选自EVA泡棉和/或聚氨酯泡棉。


4.如权利要求3所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述隔热材料选自玻璃纤维、石棉、岩棉、气凝胶毡中的一种或多种。


5.如权利要求1所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述中间部等距离间隔设置于所述芯部的外表面。


6.如权利要求1所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述掺硼金刚石薄膜沉积部的孔隙率为75％-85％。


7.如权利要求1至6中任一项所述的泡沫陶瓷基体，其特征在于，所述芯部、所述中间部和所述掺硼金刚石薄膜沉积部的体积比为2:1:2-4:1:5。


8.一种掺硼金刚石薄膜电极泡沫陶瓷基体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将陶瓷粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王传奇，玄真武，曹延新，訾蓬，赵小玻，徐金昌，李小安，冀忠辉，杨子萱，
申请(专利权)人：山东欣远新材料科技有限公司，中材人工晶体研究院山东有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37