Porous Boron-Doped Diamond Electrodes: Characterisation and Application for Electroanalysis

Abstract

Předkládaná disertační práce pojednává o nově připravených elektrodových materiálech na bázi porézního borem dopovaného diamantu (BDDpor) a jejich aplikačních možnostech v oblasti elektroanalýzy. Všechny nové BDDpor elektrody (v celkovém počtu dvanáct) byly důkladně elektrochemicky charakterizovány a porovnány, a ty s nejperspektivnějšími elektrochemickými vlastnostmi byly vybrány k vývoji spolehlivých voltametrických metod pro detekci nervového přenašeče dopaminu. Na začátku byl objasněn vliv vybraných parametrů přípravy na finální vlastnosti nově připravených BDDpor elektrod; konkrétně byly studovány tyto parametry: (1) porézní substrát použitý k depozici, (2) úroveň dopování borem, (3) doba růstu jednotlivých vrstev (porozita), (4) počet deponovaných vrstev (tloušťka), a (5) obsah nediamantových (sp2 ) uhlíkových nečistot. Změny v podmínkách depozice přirozeně vedly k přípravě BDDpor elektrod, které měly (i) odlišné strukturní a morfologické charakteristiky, které byly sledovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie a Ramanovy spektroskopie, a (ii) rozličné fyzikální a elektrochemické chování, což bylo studováno za využití cyklické voltametrie. Na základě dalších parametrů, jako je náchylnost vůči adsorpci, stabilita signálů, citlivost a selektivita, byla testována vhodnost vybraných BDDpor...

This dissertation thesis presents newly developed electrode materials based on porous boron- doped diamond (BDDporous) and their potential applications in electroanalysis. Particularly, these novel BDDporous electrodes (twelve in total) were thoroughly electrochemically characterised and compared, and the ones with the most promising properties were selected to develop reliable voltammetric methods for detecting the neurotransmitter dopamine. Initially, the impact of selected fabrication parameters on the final properties and electrochemical behaviour of novel BDDporous electrodes was clarified; the following factors were specifically studied: (1) deposition template used, (2) boron-doping level, (3) growth time of the individual layers (i.e., porosity), (4) number of deposited layers (i.e., thickness), and (5) content of non-diamond (sp2 ) carbon impurities. Alterations in deposition conditions naturally resulted in BDDporous electrodes with diverse (i) structural and morphological features, which were investigated by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, and (ii) physical and electrochemical characteristics, examined by cyclic voltammetry. Besides, to assess the suitability of selected BDDporous electrodes for dopamine detection, other parameters, such as susceptibility to...