金刚石电极组件及其制备方法、催化装置

本申请涉及电催化领域，尤其涉及一种金刚石电极组件及其制备方法、催化装置。

背景技术：

1、近年来，金刚石电极由于其较高的电化学氧化电位、稳定的化学性质和抗腐蚀性、以及宽电势窗口、高析氧过电位等优点，在电化学应用研究方面受到了国内外的广泛关注，尤其是大尺寸的金刚石电极，在工业化的场景得到广泛的应用。

2、然而，大尺寸的金刚石电极在实际应用过程中仍然面临诸多问题，特别是现有金刚石电极在使用过程中由于电化学腐蚀、膜层应力释放等原因容易造成金刚石膜层与基材脱落的问题，严重甚至会造成金刚石电极的基材直接腐蚀溶解。因此，上述问题极大地降低了大尺寸的金刚石电极的使用寿命，也间接增加了大尺寸的金刚石电极的更换成本。

技术实现思路

1、本申请提供了一种金刚石电极组件及其制备方法、催化装置，旨在提高金刚石电极组件的使用寿命以及工作效率。

2、为实现上述目的，本申请提供一种金刚石电极组件，所述金刚石电极组件包括：

3、基板；

4、导电层，所述导电层形成在所述基板上；

5、若干电极片，设置于并电连接所述导电层，相邻所述电极片之间具有间隙，所述电极片包括层叠设置的基材和掺杂金刚石层，所述基材固定于所述导电层，所述掺杂金刚石层用于电催化。

6、可选地，本申请提供一种的金刚石电极组件，所述金刚石电极组件还包括密封层，所述密封层至少包覆所述导电层和所述电极片，所述密封层具有若干窗口，所述窗口对应于所述电极片，所述掺杂金刚石层至少部分暴露于所述窗口。

7、可选地，所述密封层还包覆所述基板。

8、可选地，所述密封层还填充于所述间隙。

9、可选地，所述密封层包覆所述电极片的边缘区域，位于所述边缘区域的所述密封层的宽度为0.5mm-15mm，和/或，所述密封层的厚度为0.5mm-30mm；相邻所述窗口之间的所述密封层的宽度为0.1mm-30mm。

10、可选地，所述金刚石电极组件还包括连接部，所述连接部位于所述间隙，其中，所述连接部电连接于所述掺杂金刚石层和所述导电层之间，和/或，所述连接部粘结于相邻电极片之间。

11、可选地，所述连接部包括高分子材料；和/或，所述连接部包括银胶、银浆、锡膏、导电油墨中的至少一种；和/或，所述连接部的电阻率大于或等于10ω˙m；和/或，所述连接部的厚度为1μm-2000μm。

12、可选地，所述基材包括si、sic、w、ta，nb、cu、ti、sio2和al2o3中一种或者几种组合；和/或，所述基材为多孔结构；和/或，所述基材的厚度为0.5mm-5mm；和/或，所述基材的表面积为0.1m2-1m2；和/或，所述掺杂金刚石层包括氮掺杂金刚石、硼掺杂金刚石中一种或者几种组合；和/或，所述掺杂金刚石层的厚度为0.1μm-50μm：和/或，所述掺杂金刚石层的表面电阻为1ω-50ω；和/或，所述掺杂金刚石层的形状包括平坦状、柱状、锥状、锯齿状的一种或者几种组合；和/或，所述掺杂金刚石层的结构为单层结构或多层结构。

13、为实现上述目的，本申请还提供一种金刚石电极组件的制备方法，用于制备如本申请实施例任一项所述的金刚石电极组件，包括：

14、提供一基板；

15、在所述基板上形成导电层；

16、在所述导电层设置若干电极片，相邻所述电极片之间具有间隙，所述电极片包括层叠设置的基材和掺杂金刚石层，所述基材固定于所述导电层，所述掺杂金刚石层用于电催化。

17、为实现上述目的，本申请还提供一种催化装置，包括本申请实施例任一项所述的金刚石电极组件或本申请实施例所述的金刚石电极组件的制备方法制备得到的金刚石电极组件。

18、本申请实施例公开的金刚石电极组件、金刚石电极组件的制备方法以及催化装置。其中，金刚石电极组件包括基板、导电层以及若干电极片。导电层形成在所述基板上；若干电极片设置于并电连接导电层，相邻电极片之间具有间隙，电极片包括层叠设置的基材和掺杂金刚石层，基材固定于导电层，掺杂金刚石层用于电催化。相较于现有技术而言，本申请所制备得到的金刚石电极组件能够有效的避免金刚石电极组件侧面膜层容易脱落的问题，因此能够提高金刚石电极组件的使用寿命和使用效率。

技术特征：

1.一种金刚石电极组件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述金刚石电极组件还包括密封层，所述密封层至少包覆所述导电层和所述电极片，所述密封层具有若干窗口，所述窗口对应于所述电极片，所述掺杂金刚石层至少部分暴露于所述窗口。

3.根据权利要求2所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述密封层还包覆所述基板。

4.根据权利要求2所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述密封层还填充于所述间隙。

5.根据权利要求2-4任一项所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述密封层包覆所述电极片的边缘区域，位于所述边缘区域的所述密封层的宽度为0.5mm-15mm，和/或，所述密封层的厚度为0.5mm-30mm；相邻所述窗口之间的所述密封层的宽度为0.1mm-30mm。

6.根据权利要求1所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述金刚石电极组件还包括连接部，所述连接部位于所述间隙，其中，所述连接部电连接于所述掺杂金刚石层和所述导电层之间，和/或，所述连接部粘结于相邻电极片之间。

7.根据权利要求5所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述连接部包括高分子材料；和/或，所述连接部包括银胶、银浆、锡膏、导电油墨中的至少一种；和/或，所述连接部的电阻率大于或等于10ω˙m；和/或，所述连接部的厚度为1μm-2000μm。

8.根据权利要求1所述的金刚石电极组件，其特征在于，所述基材包括si、sic、w、ta，nb、cu、ti、sio2和al2o3中一种或者几种组合；和/或，所述基材为多孔结构；和/或，所述基材的厚度为0.5mm-5mm；和/或，所述基材的表面积为0.1m2-1m2；和/或，所述掺杂金刚石层包括氮掺杂金刚石、硼掺杂金刚石中一种或者几种组合；和/或，所述掺杂金刚石层的厚度为0.1μm-50μm：和/或，所述掺杂金刚石层的表面电阻为1ω-50ω；和/或，所述掺杂金刚石层的形状包括平坦状、柱状、锥状、锯齿状的一种或者几种组合；和/或，所述掺杂金刚石层的结构为单层结构或多层结构。

9.一种金刚石电极组件的制备方法，用于制备如权利要求1-8任一项所述的金刚石电极组件，其特征在于，包括：

10.一种催化装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的金刚石电极组件或权利要求9所述的金刚石电极组件的制备方法制备得到的金刚石电极组件。

技术总结本发明实施例提供一种金刚石电极组件及其制备方法、催化装置，包括：基板；导电层，所述导电层形成在所述基板上；若干电极片，设置于并电连接所述导电层，相邻所述电极片之间具有间隙，所述电极片包括层叠设置的基材和掺杂金刚石层，所述基材固定于所述导电层，所述掺杂金刚石层用于电催化。本申请实施例旨在提高金刚石电极组件的使用寿命以及工作效率。技术研发人员：何斌,黄江涛,韩培刚,林立宇受保护的技术使用者：深圳技术大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9