Vliv povrchové terminace a dopování borem na elektrochemické vlastnosti borem dopovaných diamantových elektrod

Abstract

This thesis focuses on the study of the influence of surface termination and boron doping level on the electrochemical properties of boron-doped diamond electrodes. The main focus was on the relatively unexplored BDD electrodes terminated with fluorine and nitrogen and their comparison with hydrogen- and oxygen-terminated surfaces. At the same time, the effect of B/C doping during vapor deposition in the range of 500-4000 ppm was investigated. As part of the work, various methods of anodic activation of BDD electrodes and their effect on the electrochemical behavior of the surface were compared. It was found that potentiostatic and galvanostatic activation lead to different changes in electron transfer kinetics and the potential window. Cathodic activation led to the recovery of hydrogen termination and an improvement in electron transfer kinetics. Electrochemical characterization was performed using the redox markers inner [Fe(CN)6]3−/4− and outer [Ru(NH3)6]3+/2+ sphere. It was confirmed that the inner sphere system is significantly more sensitive to the chemical state of the electrode surface than the outer sphere system. The fluorinated termination showed the largest difference in potential between the anodic and cathodic peaks (ΔEp) and the slowest electron transfer kinetics, while the nitrogen...

Tato diplomová práce se zabývá studiem vlivu povrchové terminace a stupně dopování borem na elektrochemické vlastnosti borem dopovaných diamantových (BDD) elektrod. Hlavní pozornost byla věnována málo prozkoumaným BDD elektrodám terminovaných fluorem a dusíkem a jejich porovnání s vodíkově a kyslíkově terminovanými povrchy. Současně byl sledován vliv dopování B/C při depozici par v rozsahu 500-4000 ppm. V rámci práce byly porovnány dva způsoby anodické aktivace BDD elektrod a jejich vliv na elektrochemické chování povrchu. Bylo prokázáno, že potenciostatická a galvanostatická aktivace odlišně ovlivňují přenos elektronů i potenciálové okno elektrody. Katodická aktivace následně vedla k obnově vodíkové terminace a ke zlepšení elektrochemické odezvy. Elektrochemická charakterizace byla provedena pomocí redoxních markerů vnitřní [Fe(CN)6]3−/4− a vnější [Ru(NH3)6]3+/2+ sféry. Výsledky ukázaly, že systém vnitřní sféry je výrazně citlivější na chemický stav povrchu elektrody než systém vnější sféry. Terminace fluorem vykazovala nejvyšší hodnoty rozdílu potenciálů anodického a katodického píku ΔEₚ a nejpomalejší rychlost přenosu elektronů, zatímco terminace dusíkem poskytovala příznivější elektrochemickou odezvu. Současně byl potvrzen významný vliv stupně dopování borem, kdy vyšší dopování B/C vedlo ke...