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導電性ダイヤモンド電極の製造方法 コモンズ

国内特許コード P170013615
整理番号 OU-0263
掲載日 2017年1月18日
出願番号 特願2014-130477
公開番号 特開2016-008334
出願日 平成26年6月25日(2014.6.25)
公開日 平成28年1月18日(2016.1.18)
発明者
  • 衣本 太郎
  • 市來 龍大
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 導電性ダイヤモンド電極の製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】ダイヤモンド電極の表面積の増大、さらにはダイヤモンドへの窒素ドープによる高速な導電性のダイヤモンド電極を得ることを目的とする。
【解決手段】大気圧において、窒素を作動ガスとして、これにホウ素、水素および/または希ガスを含有させて窒素プラズマジェットを生成し、この窒素プラズマジェットをダイヤモンド薄膜の表面に照射してホウ素と窒素をドープするとともに表面積を増大させることを特徴とするダイヤモンド電極の製造方法。ダイヤモンド薄膜は、予めホウ素をドープされていてもよい。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


ダイヤモンドは、機械的強度、化学的安定性に優れるが、電流を流せない難点がある。しかし、ダイヤモンドにホウ素を高濃度にドープしたホウ素ドープダイヤモンド(Boron Doped Diamond;以下、単にBDDとも称する)は、金属的導電性が付与され、広い電位窓と、小さいバックグラウンド電流、ダイヤモンド由来の高い物理的・化学的安定性などの特徴を持ち、貴金属や炭素などの電極材料に比べ、電気化学分析や電気分解に有効な機能性電極材料として注目されている。そして、BDD電極は、燃料電池用酸素還元電極やガスセンサの検出電極などへの応用が期待されている。さらに、BDD電極は、電位窓が広く、バックグラウンド電流が小さいといった電気化学的特性を有することから、高感度な電気化学センサや高効率な電解用電極(例えば、水処理などで使用する電解用電極)としての利用が期待されている。しかしながら、この電極は、平滑な結晶面が表面に露出し、表面積が小さく、さらなる用途開発には表面積を増大させる技術が必要とされている。しかしながら、ダイヤモンドの機械的強度は極めて高いため、物理的処理が困難であり、化学的処理が主に用いられる。



従来、ダイヤモンド電極の表面処理方法には、気相法(特許文献1)、溶液法、および低圧プラズマ処理が知られている(特許文献2)。しかしながら、気相法では金属触媒が必要で処理が高温であり、かつ触媒の除去が必要であり;溶液法では、基板への影響が大きくなること、さらには含酸素官能基が多く生成し、親水性は向上するが、ダイヤモンド電極の特長である電位窓(ある電気化学系(溶媒・支持塩・電極の組み合わせ)において、有意義な電気化学測定が可能な電位領域)や安定性が大きく損なわれること;そして低圧プラズマ処理においては、酸素プラズマの場合は含酸素官能基が生成するため、親水性は向上するが、ダイヤモンド電極の特長である電位窓や安定性が大きく損なわれること、水素、フッ素終端ダイヤモンドを作製できる特徴もあるが、一般的には処理コストが大きいことが問題となる。

産業上の利用分野


本発明は、導電性ダイヤモンド電極の製造方法および導電性ダイヤモンド電極に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
大気圧下において、窒素を作動ガスとして、これにホウ素、水素および/または希ガスを含有させて窒素プラズマジェットを生成し、この窒素プラズマジェットをダイヤモンド薄膜の表面に照射してホウ素と窒素をドープするとともに表面積を増大させることを特徴とするダイヤモンド電極の製造方法。

【請求項2】
ダイヤモンド薄膜が、予めホウ素をドープされてなる請求項1に記載のダイヤモンド電極の製造方法。

【請求項3】
請求項1または2に記載の製造方法により得られたダイヤモンド電極。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014130477thum.jpg
出願権利状態 公開
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