導語：

       作為一種高性能新材料，BDD（硼摻雜金剛石）電極有哪些優勢和性能特點，BDD涂層電極制備時如何選擇基體，推進BDD電極工業化的意義是什么，BDD電極生產企業代表又是怎樣一個發展狀況呢？追逐碳材料科技發展新動向，讓我們開啟解密BDD（硼摻雜金剛石）電極之旅吧。

       何謂BDD電極？

       BDD（boron-doped diamond，硼摻雜金剛石）電極是一種新型高效的多功能電極，金剛石特殊的sp3鍵結構及其摻雜后具有的導電性，賦予了BDD電極優異的電化學特性。

       BDD電極的對比優勢

       電極在電化學降解過程中起著舉足輕重的作用。作為氧化物質（O3、·OH、H2O2 等）產生及反應的重要場所，理想的催化電極需要具備良好的導電性、穩定性和活性自由基生成能力。 傳統的碳電極如：玻碳(GC)電極，石墨等，強度差，容易被反應中間產物、反應產物或其他接觸物強烈吸附而污染；金屬電極容易出現鈍化；金屬氧化物電極以及混合金屬氧化物電極，壽命不長，應用領域受到限制，需要進行改性處理等工作，操作較為復雜；通過電沉積或熱分解方法在基體上涂層的電極材料，電極表面性質不夠穩定、容易失活等缺陷。 相對而言，BDD電極因為具有非常寬的電化學電勢窗口和較小的背景電流，加上金剛石良好的化學惰性（常溫下不與任何酸堿介質反應），不易結垢等特點，適用于高濃度、強酸堿、高毒性、難降解有機廢水的處理，病毒和細菌的殺滅消除等場合，是極為理想的電化學電極材料選擇。

       BDD電極的性能特點

       前面已經簡單介紹了BDD電極的對比優勢，那么BDD電極還有哪些優異的性能特點呢？我們一起來看下： 1、寬電化學勢窗口和高析氧電位。因為陽極上發生氧化反應的同時，還存在著水電解析出氧氣的競爭反應，若被處理污染物的氧化電位小于電極的析氧電位，在電極達到析氧電位前，污染物在陽極上就已經得以電催化氧化。但若氧化過程在電極的電勢窗口以外發生，受到析氧的影響，污染物就難以被有效分解。電勢窗口越寬(析氧電位越高)，陽極上氧氣越難析出，有機污染物在陽極被氧化的概率就會越大，同時避免了析氧反應產生的能耗。因此，可以提高處理污水的效率，同時降低能耗； 2、背景電流低的特點，有利于金剛石電極檢測電解液中的痕量污染物，使得BDD電極在電化學傳感器方面具有寬廣的應用潛力； 3、良好的物理化學穩定性，使得BDD電極在酸性、中性、堿性條件下仍能保持良好的穩定性和電極活性； 4、低吸附特性，對很多化學物質來說具有吸附惰性，常規電極表面經常發生“中毒”污染，需要對電極表面經常做預處理，以保持電極的性能。 寬電化學勢窗口和高析氧電位、背景電流低、良好的物理化學穩定性、低吸附特性，可以說，正是由于這些性能特點，奠定了BDD電極作為理想電極材料選擇的基礎。為確保BDD電極的電化學特性的完美展現，BDD電極的材料選擇及其制備尤為關鍵，因而也成為了近年來的研究熱點。

       制備BDD涂層電極的基體選擇

       金剛石電極的襯底選擇對于電極的結合性能有重要的影響。制備BDD涂層電極可選用的襯底材料較多，如：硅、鈦、鈮、鉭、鎢、鉬、石墨、玻碳等材料。 作為電極使用，由于Si材料很脆且電導率低不適合制備大尺寸工業電極；石墨和玻碳需有中間過渡層，且機械強度差，易碎；Ti材料與金剛石的熱膨脹系數差異比較大，金剛石沉積時Ti和氣體中的C會生成TiC中間層，雖然TiC層確保了鈦襯底和金剛石之間良好的的電接觸，但TiC層粗糙多孔，極易剝落，膜基結合性能有待改善。 鈮作為一種具有重要戰略意義的功能材料，其熔點高、冷加工性能好。同時，化學穩定性高，抗酸堿腐蝕能力強，在電學和電化學方面具有很大的的優勢，本身就是常用的電容器和電極材料。以鈮材料為基體，采用CVD化學沉淀法，可制備出高質量、不同摻雜濃度的摻硼金剛石電極材料。 

       BDD電極的工業化意義

       水是生命之源，但我國屬于一個水資源緊缺型國家。隨著現代化工、農業生產的迅速發展，水污染日益嚴重，水域的富營養化問題越來越常見，不利于生態平衡；同時，工業廢水和生活污水的排放量逐漸變多，而廢水中含有的化學成分變得愈發復雜，其中包括許多難以降解且對環境破壞嚴重的有機物，如農藥、酚類和酸類等。因此，如何有效處理廢水中有機化合物，尋求高效、經濟的水污染治理手段已成為亟待解決的主要難題。特別是當前，新冠疫情的反復肆虐，我們不得不開始重新思考健康與環境的關系。探索綠色環保、可持續發展的高性能新材料依然是我們追求的主旋律。 

       BDD電極作為匹配電化學污水處理設備的耗材，承擔著不可或缺的作用，已經廣泛應用于污水處理，電解和電化學合成，以及基于電化學原理的探測器、傳感器等，涉及到農藥、皮革、造紙、紡織、食品、化妝品、醫藥等應用領域。但由于BDD電極核心技術的瓶頸與壁壘，國內消耗的BDD電極大多來自進口，價格高不說，并且貨期不穩定。推進BDD電極的工業化勢在必行，因此也涌現了不少企業院校、科研單位等加入BDD電極科技研發以及成果轉化的陣列。

       BDD電極的企業代表

       作為BDD電極生產企業代表，經過多年攻堅克難，西波爾CVD金剛石涂層項目團隊已經在大尺寸和超低成本的BDD涂層電極的技術研發和生產制備方面取得突破，成為國內為數不多的掌握BDD電極核心技術的專業廠家之一。公司不僅能在大面積鈮網上做BDD涂層，還可以在其他金屬表面做涂層，其優勢在于可生產基體尺寸高達500mm*500mm的大尺寸全表面CVD金剛石膜涂層電極。根據客戶要求提供定制化產品，可實現同類產品進口替代，幫助客戶降本增效。

       涂層后板狀BDD電極
       道阻且長，行則將至。西波爾CVD金剛石涂層項目團隊始終致力于BDD涂層電極產品的技術攻堅和成果應用研究，通過不斷技術創新和產品升級來推動企業的進步，為污水治理和綠色環保貢獻力量。 

       結語

       碳材料科技發展迅速，圍繞BDD電極等新材料的科研工作仍在繼續。未來，相信將有更多相關新技術及新應用等待我們去解密！