金刚石电极

背景电流与电极表面形成电子双电层的电容量有关，金刚石材料电极表面的双电层为几个μF/cm2，与GC等电极相比要小2个数量级。关于金刚石电极材料背景电流小的原因有以下几种可能：由于掺杂水平的影响，在费米能级附近具有较小的电子密度，因而对于双电层充放电的贡献较小；金刚石在生长过程中产生不同的生长取向，电极的表面由一系列“微电极”组成，这些分散的原子大小的“微电极”使得整体双电层变小；金刚石表面是sp3结构的碳元素， 表面C-O功能团的贡献对双电层电容很小，没有类似于其它碳电极的法拉第电容。利用金刚石电极的极低背景电流这一特性分析检测氧化还原反应，可得到大大高于其它常规电极的信噪比(S/N)，此外，背景电流越小则对分析检测的干扰越小，有利于检出限的进一步降低。

金刚石对很多化学物种具有吸附惰性，这是金刚石电极又一优异性能。常规玻碳电极由于其自身的特性，在伏安实验中电极表面经常会发生电极“中毒”污染现象，所以为了保持电极的性能须经常对电极表面进行预处理。Swain和他的研究小组分别研究了在预处理的碳电极、高定向热解石墨电极（HOPG）和金刚石电极表面上苯醌的吸附现象，发现金刚石对苯醌的吸附性能最低。

在一些情况下，虽然检测或氧化过程不需要非常高的电位，但可能会因为在如铂等的贵金属电极的表面覆盖了一层氧化膜而对分析或氧化产生干扰。对于排除这种干扰，使用金刚石作为分析电极也是一种较好的选择。金刚石对于有些物质如苯酚在低电位下可能发生钝化现象，但通过提高电位的方法可以很简便的消除钝化，使电极到达最初的状态。

此外，金刚石对于羟基自由基是一种物理吸附，不与电极表面发生化学反应，因此极化过程中产生的自由基能够更高效率的催化氧化降解有机物，而较少的发生析氧副反应。

电极的析氧电位与析氢电位的电势差值，称为电极的电势窗口(Potential Window)。电化学电位窗口是衡量一个电极材料的电催化能力的重要指标，电化学窗口越大，特别是阳极析氧过电位越高，对于在高电位下发生的氧化反应和合成具有强氧化性的中间体更有利。另外，对于电分析性能来说，因为电极上发生氧化还原反应的同时，还存在着水电解析出氧气和氢气的竞争反应，若被研究物质的氧化电位小于电极的析氧电位或还原电位大于电极的析氢电位，在电极达到析氧或者析氢电位前，被研究物质在阳极上得以电催化氧化或者还原，可以较好的分析氧化或还原过程。但若氧化或还原过程在电极的电势窗口以外发生，被研究物质得到的信息会受到析氢或析氧的影响，得不到最佳的研究条件甚至根本无法进行研究。

掺硼金刚石薄膜较宽的电势窗口，特别是较高的析氧电位，可以使得研究较高电位下的氧化还原反应成为可能，如可以通过分析氧化电位来进行有机物质的电分析，研究者已经成功将高析氧电位的特点应用于电分析，如茶碱，生物胺等，而用常规玻璃碳，碳纤维电极，由于高氧化电位的限制，其检测精度非常低甚至无法进行检测。此外，由于金刚石薄膜电极较高的析氧电位，可较高效率的产生强氧化性物质如羟基自由基，羟基自由基具有非常高的活性，能对有机物进行有效“催化焚烧”。下表列出了常用电极的析氧电位，可以看出BDD电极具有最高的析氧过电位。

表---常用阳极的析氧电位，V vs NHE

金刚石电极与传统碳电极相比具有很高的稳定性，金刚石为稳定的sp3 结构，通过对电极制作条件的控制，可以在非常低的sp2浓度下沉积得到金刚石薄膜，这将导致在电极有非常高的电化学稳定性。Comninellis和他的研究组报导了使用电流密度为30mA cm-2的条件下对BDD电极进行极化，在硫酸溶液中氧化异丙醇长达400小时之久，在电极上没有发现侵蚀或失去活性的迹象。在氢氟酸溶液中长时间的电解，金刚石的表面形貌和电化学等特性保持基本不变，O(1s)/C(1s)率只有稍微改变，电极具有很高的重现性。

电极，一般情况下，仅指电子导体或电于导体材料，如铂电极、石墨电极。

有时候，说到某种电极时，指的是电极反应或整个电极系统(包括离子导体)，而不只是指电子导体材料，如参比电极。

若按电位高低区分电极，则电位较高的电极称为正极，电位较低的电极则称为负极。若按电极上发生的反应区分电极，则发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。在电解槽中，正极即阳极，负极即阴极，在化学电源中，在工作状态下(放电时)负极是阳极，正极则是阴极；而在充电时，正极成为阳极，负极则为阴极。为了避免混淆，化学电源的电极，宜分别称为正极和负极。

在电化学体系中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应，称为电极反应。

气体扩散电极是粉末多孔电极在气体电极中的应用。电极的活性物质是气体。气体电极反应在电极微孔内表面形成的气一液-固三相界面上进行。工业上已得到应用的是氢电极和氧电极，如燃料电池的正、负极和锌一空气电池的正极都是这种气体扩散电极。典型的电极结构有:双层多孔电极(又称培根型电极)、防水型电极、隔膜型电极等。

1、电沉积式电极电沉积式电极是以冲孔镀镍钢带为阴极，在硫酸盐或氯化物中，将活性物质电沉积到基体上，经辊压，烘干，涂粘结剂，剪切成电极片。电沉积式电极制造工艺简单，生产周期短，活性物质利用率高。用电沉法可以制备镍、锅、钻、铁等高活性电极，其中电沉积式锡电极已在隔一镍电池中应用。

2、纤维式电极纤维式电极是以纤维镍毡状物作基体，向基体孔隙中填充活性物质，电极基体孔隙率达93%一”%，具有高比容量和高活性二电极制造工艺简单，成本低，但镍纤维易造成电池正、负极短路，自放电大，尚未大量应用。　

无电流通过时的电极电位，统称静态电位：有电流通过时的电极电位，统称动态电位。

当电流通过电极时，电极电位偏离平衡电极电位(甲。)的现象，称为电极的极化。平衡电极电位是电极上无电流通过时，处于平衡状态下的一种电位。当有外电流通过电极时，电极原来的平衡状态就被破坏，因为电极电位就向着偏离平衡电位的方向变动，即发生了电极的极化。

阳极上发生极化时，阳极的电极电位总是变得比平衡电极电位还正，即电极电位向正的方向移动，叫做阳极极化；阴极上发生极化时，阴极的电极电位总是要变得比平衡电极电位更负些，即电极电位向负的方向移动，称之为阴极极化。