不同形状掺硼金刚石薄膜

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金刚石微粉电极
金刚石粉末微电极在含O.005 mol／L的 K3Fe(CN)6／K4Fe(CN)6的0．1 mol／LKCl 溶液中不同扫描速率的循环伏安曲线， 图中曲线由里向外扫描速率依次为O.01、 O.02、0.05、O.2、0.4、0.5、0.6、0.8、 1.0 V／s。 [Fe(CN)6]4-／[Fe(CN)6]3-偶对的氧化、 还原过程是电化学工作者常用来研 究新型电极的经典体系，是公认的电化 学可逆过程。
由图可知，每条曲线上都有一对氧化还原峰，它们相应 于[Fe(CN)6]4-／[Fe(CN)6]3-偶对的氧化还原过程。可见， 对于每一种扫描速率的循环伏安曲线，氧化峰与还原峰 的峰形基本对称，氧化峰电流与还原峰电流的比值近似 等于1，并且随着扫描速率的增加，氧化、还原峰电流不 断增加，[Fe(CN)6]4-的氧化峰电位向正方向移动，而 [Fe(CN)6]3-的还原峰电位向负方向移动。氧化峰和还原 峰电位差ΔEp范围为59-140 mv，表明它是一个准可逆反 应(可逆反应的ΔEp等于59 mV)，并且随着扫描速率的增 加，可逆性逐渐变差。
交流阻抗(EIS)
交流阻抗技术是研究电极界面过程常用的电化学技术。 通常情况下，阻抗一般包括电极系统的电化学反应阻抗、 电池内部各界面层的阻抗以及电极反应离子在电解质中 的扩散阻抗等，其各部分参数与电极的结构密切相关。 通过研究阻抗图能够间接理解电极的结构变化情况，同 时还可以认识电极界面性质及其变化规律。此外，交流 阻抗技术还可以利用等效电路对对所研究体系进行模拟。 电池的交流阻抗图谱正极负极和电解质中产生的各种阻 抗，通常采用Nyquist图来表示。
结果发现BDD电极具有与其他标准电极材料如Ti-Pt、Au等 相媲美的神经记录性质。
制备原理
掺硼金刚石粉末微电极：将金刚石粉末研磨压入含有铂 丝的玻璃管内，形成粉末微电极
掺硼金刚石膜微电极阵列：1、微波等离子体化学气相沉 积法(MPCVD)在基底上沉积形成金刚石膜，再通过光刻 工艺获得所需微电极阵列。2、选择性生长性生长法。3、 反应离子刻蚀法 掺硼金刚石膜球电极：在钼尖端上使用VCD沉积得到球 形金刚石膜，通过刻事封装得到球电极。
掺硼金刚石膜微电极阵列
图为微电极阵列在含1×10-3mol/L K3[Fe(CN)6]的PBS溶液中在不同扫 描速度下的CV曲线图，由图可知， 在不同扫描速度下，氧化峰与还原 峰的峰形基本对称, 电流比值近似 等于1, 并且随着扫描速率的增加, 氧化、还原峰电流不断增加。
随扫描速度的增加，峰电流逐渐增大，这是由于[Fe(CN)6]3-/4-氧化 还原对在BDD电极表面发生电极反应的响应电流主要由电化学反应电流 和双电层充电电流这两部分组成，扫描速率越快，电极表面电容对电 流的贡献就越大，从而引起氧化还原电流增大。
掺硼金刚石膜球电极
如图为在1mmolL−1的铁氰化钾 溶液中扫描速度=0.1Vs−1的(a) SDDE, (b)PDDE and (c) GCE的 循环伏安特性曲线。 由图可知，GCE电极与金刚石电 极的CV曲线差别明显。而SDDE 电极与PDDE类似：具有对称的 氧化还原峰，电流比值近似于1。
从循环伏安获得的电பைடு நூலகம்值作为施 加电位的函数（aPDDE，（b） SDDE和（c）GCE） 对于三个电极，ΔEp随着ν而增 加，并且在扫描速率的整个范围 内，SDDE的ΔEp保持较低，且三 个电极的Ipa / Ipc值均在0.94和 至1.1之间。这表明对于该氧化还 原系统SDDE具有更好的可逆性。
应用
①电化学检测
掺硼金刚石膜电极的宽电化学势窗和低背景电流特性使其 在神经递质的检测方面具有较高的灵敏度和选择性
② 神经记录
流过神经元细胞膜的电流会引起电极附近的电势发生改变， 采用细胞外的微电极阵列可直接检测神经元的电性质
③ 神经刺激 在体内神经刺激应用中，微电极阵列能否适合被刺激组织 的尺寸和形状是决定植入器件性能的关键因素 Myline Cottance等根据老鼠胚胎后脑脊髓细胞和视网膜 细胞几何形状的不同，分别制备了4×15（直径80μm）和 8×8（直径34μm）的掺硼纳米金刚石微电极阵列，并采 用电化学法表征了其神经刺激和记录性能。
研究背景
掺硼金刚石微电极的优点： ① 优异的电化学性能： 宽电化学势窗；低背景电流（掺硼金刚石电极的背景电流 仅有几个μF/cm2，将其应用在电化学分析和神经信号的记 录中，可得到大大高于其它常规电极的信噪比(S/N)，有利 于提高检测的灵敏度。此外，背景电流越小，对分析检测 的干扰越小，因而在检测微量物质时可得到较高的灵敏度 和较低的检测限）；低吸附特性（长期稳定性和可靠性） ② 良好的生物相容性
不同形状金刚石电极的电化学研究
电化学测试简介 通过测试包含电极过程动力学信息的电位、电流两个物理量，研究 它们在各种极化信号激励下的变化关系，从而研究电极过程的各个 基本过程 电化学测试的主要步骤：
循环伏安(CV) 根据研究体系，选定电位扫描范围和扫描速率，从选定 的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向 和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到 达终止电位后，会自动以相同的扫描速率返回到起始电 位。在此过程中同步测定电极的电流响应，所获得的电 流-电位曲线。