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新型摻硼鑽石-類鑽碳電極之開發、特性 及其於水中重金屬檢測與染料廢水處理之應用

為了解決makita電鑽的問題，作者莊雅茹 這樣論述：

電化學處理程序之效能主要取決於電極材料特性，導電鑽石中之摻硼鑽石(boron-doped diamond, BDD)因其具極寬的電位範圍(約3-4 V)、低吸附能力及低背景電流等特性而常被應用於電化學程序中；類鑽碳(diamond-like carbon, DLC)為特定sp2及sp3碳所組成之材料，相較於鑽石鍍膜易於製備，但其雖具有與鑽石相似之特性，目前應用於電化學程序之研究卻仍有限。因此，本研究將應用諸類材料開發一新型摻硼鑽石-類鑽碳(BDD-DLC)電極，使同時具有鑽石及類鑽碳之特性，並將其應用於水中重金屬檢測及有機物降解。 首先藉由熱絲化學氣相沉積法(Hot fil

ament chemical vapor deposition, HFCVD)將摻硼鑽石-類鑽碳鍍膜披覆於不同鈦系基材之表面如純鈦、鈦-氧化銥及鈦-白金製成摻硼鑽石-類鑽碳電極，再以SEM、AFM、拉曼光譜儀、XRD及XPS進行表面型態、化學組成及晶相結構之分析；並藉由循環伏安法(Cyclic voltammetry, CV)及線性掃描伏安法(Linear sweep voltammetry, LSV)對於摻硼鑽石-類鑽碳電極之電化學特性進行分析。於可行性試驗中，重金屬監測為採用無傳統剝除(stripping)程序之LSV分析醋酸緩衝溶液及天然水體中銅、鉛及汞離子含量；而針對陽極氧化水中有機物

之試驗則使用偶氮染料-酸性間胺黃(Metanil yellow, AY36)作為目標污染物，除評估其有機物降解效能並進一步探討水中酸鹼值與電解質對其影響，最後並將此陽極材料應用於電氧化/微過濾(EO/MF)複合膜組以進行水中有機物及無機顆粒之去除。 結果顯示2 µm厚度、3000 ppm硼碳比(B/C)之摻硼鑽石-類鑽碳鍍膜被成功披覆於鈦系基材表面，此鍍膜表面主要為奈米結晶所聚集而成之團粒，且可獲得較高之產氧電位(約2.5 V)、較寬電位範圍(4 V, －1500至＋2500 mV)及較低之背景電流值(10 µA/cm2)，此外，亦顯示此鍍膜同時具有鑽石Csp3、grahitic G、

D及G’和G”峰，即同時具有鑽石及石墨之成分，但經極化處理後可獲得較鑽石電極寬之電位範圍；於應用重金屬量測分析，結果顯示Hg2+、Pb2+與Cu2+之偵測極限分別為1.34E-01、6.49E-03與2.90E-01，其相對之敏感度為0.057、0.104及0.014 μA μM-1 cm-2；此外，陽極氧化於酸性條件下之染料脫色效果(>99%)略高於鹼性及中性條件下，以電氧化/微過濾複合系統處理染料廢水，無論化學需氧量(COD)、脫色及濁度皆有良好去除效果。綜觀以上結果可知，本研究所開發之新型摻硼鑽石-類鑽碳電極具優異電化學特性，且具水中重金屬離子檢測及有機物分解之功能。