[发明专利]一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极，其特征在于：所述亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极包括基底以及设置于基底表面的电极工作层，所述电极工作层由亚氧化钛膜层与掺杂金刚石膜层组成，所述亚氧化钛膜层中的亚氧化钛为Magnéli相亚氧化钛，亚氧化钛薄膜中钛氧化物的化学式为Ti_nO_2n-x其中n为1-5，x为0-3，所述亚氧化钛膜层中分散有掺杂金刚石颗粒；

所述电极工作层中，由下至上，依次为亚氧化钛膜层、掺杂金刚石膜层；

或由下至上，依次为掺杂金刚石膜层、亚氧化钛膜层。

2.根据权利要求1所述的一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极，其特征在于：所述基底选自金属镍、铌、钽、锆、铜、钛、钴、钨、钼、铬、铁中的一种或其合金中的一种；或基底选自陶瓷Al₂O₃、ZrO₂、SiC、Si₃N₄、BN、B₄C、AlN、TiB₂、TiN、WC、Cr₇C₃、Ti₂GeC、Ti₂AlC和Ti₂AlN、Ti₃SiC₂、Ti₃GeC₂、Ti₃AlC₂、Ti₄AlC₃、BaPO₃中的一种或其中的掺杂陶瓷；或基底选自上述金属和陶瓷组成的复合材料中的一种，或基底选自金刚石或Si；

所述基底形状选自粉末状、颗粒状、圆柱状、圆筒状和平板状中的一种；

所述基底结构选自三维连续网络结构、二维连续网状结构和二维封闭平板结构中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极，其特征在于：所述亚氧化钛膜层的厚度为5～20μm，掺杂金刚石膜层的厚度为30nm～20μm，所述掺杂金刚石颗粒的粒径为0.1～20μm；所述掺杂金刚石颗粒在亚氧化钛膜层中的体积分数为0.1％～5％；

所述掺杂金刚石膜层中的掺杂元素选自硼、氮、磷、锂中至少一种，

所述掺杂金刚石膜层的掺杂方式选自恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂中的至少一种，

所述掺杂金刚石膜层中的掺杂元素的质量分数为2‰-10‰，

所述掺杂金刚石颗粒中的掺杂元素选自硼、氮、磷、锂中至少一种，掺杂方式选自恒定掺杂、多层变化掺杂、梯度掺杂的一种或多种组合；

所述掺杂金刚石颗粒中的掺杂元素的质量分数为2‰-10‰。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极，其特征在于：

所述亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极包括基底以及设置于基底表面的电极工作层，所述电极工作层为双层膜结构，从下至上，依次为亚氧化钛膜层，掺杂金刚石膜层。

5.根据权利要求4所述的一种亚氧化钛-掺杂金刚石复合惰性膜电极，其特征在于：

所述亚氧化钛膜层由下至上，依次包括钛含量梯度增加的亚氧化钛膜底层、亚氧化钛膜中层、亚氧化钛膜顶层；所述亚氧化钛膜顶层中，钛元素的质量分数为70％-80％，亚氧化钛膜中层中，钛元素的质量分数为65％-70％，亚氧化钛膜底层中60％-65％；

所述亚氧化钛膜顶层占亚氧化钛膜层厚度的10-20％，所述亚氧化钛膜中层占亚氧化钛膜层厚度的30-40％，所述亚氧化钛膜底层占亚氧化钛膜层厚度的40-60％；

所述掺杂金刚石膜层包括掺杂离子含量梯度减少的掺杂金刚石底层、掺杂金刚石中层、掺杂金刚石顶层；硼掺杂金刚石底层中，采用均一硼含量，按原子比计，B/C为46666-60000ppm，硼掺杂金刚石外层中，采用均一硼含量，按原子比计，B/C为26666-40000ppm，所述硼掺杂金刚石过渡层中的硼含量由下至上线性递减，以硼掺杂金刚石底层的硼含量为最大值按线性递减至硼掺杂金刚石外层的硼含量。