金刚石催化电极及其制备方法、催化设备

本申请涉及电催化领域，尤其涉及一种金刚石催化电极、金刚石催化电极的制备方法、催化设备。

背景技术：

1、近年来，金刚石催化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。

2、然而，金刚石催化电极在实际应用过程中仍然面临诸多问题，特别是现有金刚石催化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催化电极的基材直接腐蚀溶解。因此，上述问题极大地降低了金刚石催化电极的使用寿命，也间接增加了金刚石催化电极的更换成本。

技术实现思路

1、本申请提供了一种金刚石催化电极，旨在提高金刚石催化电极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催化电极，包括：

3、基板；

4、第一绝缘层，所述第一绝缘层形成在所述基板上，并设置于所述基板的上表面和侧面；

5、电传导层，所述电传导层形成在所述第一绝缘层上，所述电传导层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域电连接；

6、电极层，所述电极层设置于所述电传导层的第一区域，所述电极层包括金刚石；

7、第二绝缘层，所述第二绝缘层包覆所述基板、所述第一绝缘层、所述电传导层和所述电极层，所述第二绝缘层具有第一窗口和第二窗口，所述第一窗口对应所述电极层，所述电极层的至少部分上表面暴露于所述第一窗口；

8、密封层，所述密封层包覆所述第二绝缘层，所述密封层包括第三窗口和第四窗口，所述第三窗口对应所述电极层，所述电极层的至少部分上表面暴露于所述第三窗口，所述第二窗口和所述第四窗口用于所述电传导层的第二区域电连接外电路。

9、为实现上述目的，本申请还提供一种金刚石催化电极的制备方法，用于制备任一项所述的金刚石催化电极，包括：

10、提供一基板；

11、在所述基板上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层设置于所述基板的上表面和侧面；

12、在所述第一绝缘层上形成电传导层，所述电传导层包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域电连接；

13、在所述电传导层的第一区域设置电极层，所述电极层包括金刚石；

14、在所述基板、所述第一绝缘层、所述电传导层以及所述电极层上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层具有第一窗口和第二窗口，所述第一窗口对应所述电极层，所述电极层的至少部分上表面暴露于所述第一窗口；

15、在所述第二绝缘层上形成密封层，所述密封层包括第三窗口和第四窗口，所述第三窗口对应所述电极层，所述电极层的至少部分上表面暴露于所述第三窗口，所述第二窗口和所述第四窗口用于所述电传导层的第二区域电连接外电。

16、为实现上述目的，本申请还提供一种催化设备，包括本申请实施例任一项所述的金刚石催化电极或本申请实施例所述的金刚石催化电极的制备方法制备得到的金刚石催化电极。

17、本申请实施例公开的金刚石催化电极、金刚石催化电极的制备方法以及催化设备。其中，金刚石催化电极包括基板，第一绝缘层、电传导层、电极层、第二绝缘层以及密封层。第一绝缘层形成在基板上，并设置于基板的上表面和侧面；电传导层形成在第一绝缘层上，电传导层包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域电连接；电极层设置于电传导层的第一区域，电极层包括金刚石；第二绝缘层包覆基板、第一绝缘层、电传导层和电极层，第二绝缘层具有第一窗口和第二窗口，第一窗口对应电极层，电极层的至少部分上表面暴露于第一窗口；密封层包覆第二绝缘层，密封层包括第三窗口和第四窗口，第三窗口对应电极层，电极层的至少部分上表面暴露于第三窗口，第二窗口和第四窗口用于电传导层的第二区域电连接外电路。相较于现有技术而言，本申请所制备得到的金刚石能够有效的阻止电子和溶液到达基板，避免基板的上表面和侧面发生电化学腐蚀，进而有效保护基板以提高金刚石催化电极的使用寿命和使用效率。

技术特征：

1.一种金刚石催化电极，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述金刚石催化电极还包括结构增强层，所述结构增强层包覆所述密封层，所述结构增强层包括第五窗口和第六窗口，所述第五窗口对应所述电极层，所述电极层的至少部分上表面暴露于所述第五窗口，所述第二窗口、所述第四窗口和第六窗口用于所述电传导层的第二区域电连接外电路。

3.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述金刚石催化电极还包括连接端子，所述连接端子电连接并设置于所述电传导层的第二区域，所述电传导层的第二区域用于通过所述连接端子电连接外电路。

4.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述第一绝缘层包括非晶材料；和/或，

5.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度为0.1μm-20μm；和/或，所述第二绝缘层的电阻率大于或等于100ω˙m。

6.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述电极层包括氮掺杂金刚石、硼掺杂金刚石的一种或几种组合；和/或，

7.根据权利要求1所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述第二绝缘层包覆所述电极层的边缘区域，位于所述边缘区域的所述第二绝缘层的宽度为1μm-50μm；

8.根据权利要求2所述的金刚石催化电极，其特征在于，所述第二绝缘层以及所述结构增强层包括高分子材料，所述结构增强层包覆所述电极层的边缘区域，位于所述边缘区域的所述结构增强层的宽度为1mm-5mm，和/或，所述第二绝缘层的厚度为0.6mm-3mm；相邻所述窗口之间的所述第二绝缘层宽度为0.5mm-4mm。

9.一种金刚石催化电极的制备方法，用于制备如权利要求1-8所述的金刚石催化电极，其特征在于，包括：

10.一种催化设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的金刚石催化电极或权利要求9所述的金刚石催化电极的制备方法制备得到的金刚石催化电极。

技术总结本发明实施例提供一种金刚石催化电极、金刚石催化电极的制备方法及催化设备，金刚石催化电极包括基板、第一绝缘层，第一绝缘层形成在基板上，并设置于基板的上表面和侧面；电传导层形成在第一绝缘层上，包括电连接的第一区域和第二区域；电极层设置于电传导层的第一区域，电极层包括金刚石；第二绝缘层包覆基板、第一绝缘层、电传导层和电极层，第二绝缘层具有第一窗口和第二窗口，第一窗口对应电极层，电极层的至少部分上表面暴露于第一窗口；密封层包覆第二绝缘层，包括第三窗口和第四窗口，第三窗口对应电极层，电极层的至少部分上表面暴露于第三窗口。本申请旨在提高金刚石催化电极的使用寿命以及工作效率。技术研发人员：黄江涛,何斌,韩培刚,张宗雁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