[发明专利]一种金刚石基海水盐度传感器电极材料

说明书

本发明公开了一种金刚石基海水盐度传感器电极材料，使用金刚石薄膜材料/金刚石复合薄膜材料作为海水盐度传感器的电极材料，所述金刚石薄膜材料包括掺硼多晶金刚石薄膜材料、掺硼纳米金刚石薄膜材料，所述金刚石复合薄膜材料包括金刚石/石墨复合薄膜材料、金刚石/碳化物复合薄膜材料、掺硼金刚石/非晶碳复合薄膜材料以及经过金属、有机物或无机物分子表面修饰或改性过的金刚石薄膜材料，本发明所公开的电极材料具有电化学窗口宽、背景电流低、抗腐蚀性强、防生物附着能力强、机械强度高、化学性能稳定高、功能化途径多、再加工性好、生物亲和性强等优点，还提高了海水盐度传感器的测量精度和可靠性，延长了海水盐度传感器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及海水水质监测设备技术领域，特别涉及一种金刚石基海水盐度传感器电极材料。

背景技术

盐度是海洋动力学以及海洋与大气相互作用中起关键作用的重要参数，盐度的变化与海洋环境及气候的变化有很强的内在联系。对其精确的检测，对研究海洋学、海洋环境和气候的监测及预测、军事、沿海采油、以及海洋渔业等具有十分重要的意义。

电极式海水盐度传感器以其测量精度高、响应速度快的优势在海洋盐度检测中得到广泛应用。然而，电极式海水盐度传感器在海水中使用时，环境极其恶劣，海水污染、海水腐蚀、潮湿、高压、生物附着等因素往往会对电极材料产生损害，影响海水盐度传感器的测量精度、可靠性以及寿命。电极材料的制备工艺是电极式海水盐度传感器的技术瓶颈，目前电极式海水盐度传感器多采用铂黑电极材料，在复杂的海洋环境下，铂黑电极易发生氧化失活，致使氧化层遮盖电极表面，且长时间使用易造成电极表面发生物理和化学堕化，电化学反应中的反应产物不能从电极表面移除。此外，易被海洋生物附着，致使检测的精度、可靠性和寿命大大降低。

因此，亟待一种金刚石基海水盐度传感器电极，具有优异的物理和化学特性，提供比传统铂黑电极更高的测量精度、更高的可靠性、更长的工作寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种金刚石基海水盐度传感器电极材料，以达到提高海水盐度传感器的测量精度和可靠性，延长海水盐度传感器的使用寿命的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金刚石基海水盐度传感器电极材料，使用金刚石薄膜材料/金刚石复合薄膜材料作为海水盐度传感器的电极材料。

上述方案中，所述金刚石薄膜材料包括掺硼多晶金刚石薄膜材料、掺硼纳米金刚石薄膜材料，所述金刚石复合薄膜材料包括金刚石/石墨复合薄膜材料、金刚石/碳化物复合薄膜材料、掺硼金刚石/非晶碳复合薄膜材料以及经过金属、有机物或无机物分子表面修饰或改性过的金刚石薄膜材料。所述表面修饰或改性包括在金刚石薄膜电极表面沉积或涂覆修饰材料的分子/团簇、优化金刚石薄膜电极表面微观结构。利用表面改性和修饰技术，在金刚石薄膜电极表面沉积或涂覆修饰材料的分子/团簇，或优化金刚石薄膜电极表面微观结构，以形成如纳米线，纳米球、纳米管，纳米颗粒，纳米团簇以及它们组成的纳米阵列，纳米多孔结构等形式；或利用金属、有机物或无机物同时改性和修饰，以提高电极材料的电化学稳定性、防污染性能、防腐蚀性能、防生物附着性能、机械性能：铂、银、金、钌、铑、钯、锇、铱等金属，可提高金刚石薄膜电极的化学稳定性及导电性；金属钛可形成连续的金属层，金属镍可形成纳米颗粒，对金刚石表面进行保护；二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、磷钼酸等无机物，可在金刚石表面形成20～400nm的纳米球，提高耐热性，抗氧化性，抗污染/生物附着能力；厚度小于20nm的聚3-吡咯基羧酸、氨基化合物等有机物，可以调节金刚石薄膜电极的疏水性，提高防生物附着能力、电化学测量的灵敏度。

上述方案中，所述海水盐度传感器的电极包括基底和位于基底上的金刚石薄膜/金刚石复合薄膜层，所述金刚石薄膜/金刚石复合薄膜层上设有电极引线，所述基底可以是金属、半导体或绝缘体，如钛、硅、半导体石英、氧化铝陶瓷。