一种掺杂金刚石颗粒传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种掺杂金刚石颗粒传感器及其制备方法和应用，所述掺杂金刚石颗粒传感器包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极由玻璃管、封装于玻璃管中的铜丝，以及与铜丝相连并暴露在外的掺杂金刚石颗粒构成；所述掺杂金刚石颗粒包括载体颗粒、包覆层，所述载体颗粒为含硼金刚石颗粒或纯金刚石颗粒，所述包覆层为掺杂金刚石薄膜，其中掺杂元素选自为硼、氮、磷中的一种或多种，本发明专利技术以高温高压合成的单晶结构的金刚石颗粒或含硼金刚石颗粒作为载体颗粒，在其表面生长多晶的掺杂金刚石薄膜，最终所得掺杂金刚石颗粒具有优异的导电性，所制作的传感器具有良好的线性响应，检测灵敏度高。测灵敏度高。测灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂金刚石颗粒传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金刚石电极制备
，具体涉及一种掺杂金刚石颗粒传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]人造金刚石是一种超硬材料，然而其他方面的应用非常少，将其进行硼掺杂后，可以大幅降低金刚石的电阻。目前对于硼掺杂的金刚石主要有单晶、聚晶的含硼金刚石颗粒，以及掺硼金刚石薄膜，其中含硼金金刚石颗粒主要通过高温高压法制备，该方法制备的颗粒主要为单晶金刚石，存在B浓度分布不均匀、B浓度低的问题，此外，因为在制备过程中需要Ni、Fe等金属作为触媒，因此制备的颗粒电极含有较多的金属杂质，一定程度上影响了BDD颗粒质量。
[0003]而掺杂金刚石(BDD)薄膜虽然凭借其所具备的宽电势窗口，良好的化学稳定性及表面弱吸附性等优势，现有BDD材料多以金属或硅片为基体，但是作为BDD的衬底材料，却存在一些致命的缺陷。金属基体具有强度高、韧性好、可塑性强的优点，但是作为电极的基体却存在耐腐蚀性差和热膨胀系数高的问题。而且现有的掺杂金刚石(BDD)电极还存在着电催化活性低、选择性及灵敏性差、难以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂金刚石颗粒传感器，其特征在于：包括工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极由玻璃管、封装于玻璃管中的铜丝，以及与铜丝相连并暴露在外的掺杂金刚石颗粒构成；所述掺杂金刚石颗粒包括载体颗粒、包覆层，所述载体颗粒为含硼金刚石颗粒或纯金刚石颗粒，所述包覆层为掺杂金刚石薄膜，其中掺杂元素选自为硼、氮、磷中的一种或多种，优选为硼。2.根据权利要求1所述的一种掺杂金刚石颗粒传感器，其特征在于：所述载体颗粒为单晶结构，所述掺杂金刚石薄膜为多晶结构；所述载体颗粒的颗粒尺寸为100nm
‑
500μm，所述掺杂金刚石薄膜的厚度为5μm
‑
20μm；所述掺杂金刚石薄膜的掺杂方式包含恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂的一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的一种掺杂金刚石颗粒传感器，其特征在于：所述铜丝的直径为100μm
‑
300μm。4.根据权利要求1所述的一种掺杂金刚石颗粒传感器，其特征在于：所述掺杂金刚石薄膜中掺杂元素的浓度＞10
21
cm
‑3。5.根据权利要求1所述的一种掺杂金刚石颗粒传感器，其特征在于：所述掺杂金刚石薄膜为多孔结构的掺杂金刚石薄膜，所述掺杂金刚石薄膜中孔洞的孔径为10nm
‑
200nm；所述包覆层表面设置有修饰层，所述修饰层选自金属修饰层、有机物修有机物修饰、端基修饰中一种或多种组合。6.根据权利要求1
‑
5任意一项所述的一种掺杂金刚石颗粒传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一 掺杂金刚石颗粒的制备先将载体颗粒表面种植纳米金刚石籽晶，然后将种植有金刚石籽晶的载体颗粒进行化学气相沉积生长掺杂金刚石薄膜即得掺杂金刚石颗粒，所述化学气相沉积时，通过气体的质量流量比为氢气：甲烷：掺杂气源＝98：2：0.3
‑
0.6，生长压力为2
‑
5Kpa，生长温度为800
‑
850℃，生长次数为2
‑
6次，优选为5次，每生长一次，将载体颗粒取出，摇晃载体颗粒后，再继续生长，单次生长的时间为3
‑
6h，所述掺杂气源选自氨气、磷化氢、硼烷中的至少一种。步骤二 工作电极的封装将步骤一所制备的掺杂金刚石颗粒与金属丝采用导电银胶连接，烘干后，将铜丝插入玻璃管，并用微电极拉制仪拉细玻璃管，将铜线和导电银胶部分封入所得玻璃管，仅暴露掺杂金刚石颗粒在玻璃管外，最后再用粘合剂滴入玻璃管中，让粘合剂填充玻璃管的前段，烘干，获得工作电极，步骤三将工作电极、参比电极、对电极组合即得掺杂金刚石颗粒传感器。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏秋平，施海平，施应洁，施帅，施振，周科朝，谭际麟，王宝峰，
申请(专利权)人：湖南新锋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：