Exame dos Fatores que Afetam o Desempenho Eletroquímico de Eletrodos de Diamante Policristalino Dopado com Boro Terminados em Oxigênio

Para produzir eletrodos de diamante policristalino dopado com boro (BDD) terminados em oxigênio adequados para electroanálise (ou seja, maior janela de solvente, menores correntes capacitivas, respostas de corrente estáveis e reproduzíveis, e capazes de demonstrar rápida transferência de elétrons) para pares redox de esfera externa, os seguintes fatores devem ser considerados. O material deve conter quantidade suficiente de boro para que o eletrodo apresente condutividade semelhante a um metal; medidas elétricas demonstram que isso é alcançado com B > 10(20) átomos de B cm(-3). Embora o BDD contenha uma densidade de estados menor do que um metal, não é necessário usar níveis extremos de dopagem para atingir uma rápida transferência de elétrons heterogênea (HET). Um B médio ~ 3 × 10(20) átomos de B cm(-3) foi considerado otimizado; aumentar B resulta em valores capacitivos mais altos e aumenta a probabilidade de incorporação de carbono não diamante (NDC). A terminação por hidrogênio faz com que um eletrodo BDD semicondutor se comporte de maneira semelhante a um metal devido à condutividade de superfície adicional que a terminação por hidrogênio proporciona. Assim, a menos que o B do material seja conhecido, as propriedades elétricas do eletrodo podem ser interpretadas de forma incorreta. Note que esta camada (formada em um eletrodo polido) é eletroquimicamente instável, um efeito que se agrava em potenciais aumentados. É essencial durante o crescimento que o NDC seja minimizado, pois atua para aumentar correntes capacitivas e diminuir a janela de solvente. Descobrimos que a remoção completa de NDC após o crescimento, utilizando limpezas ácidas agressivas, ciclagem ácida e polimento de diamante é impossível. Embora a terminação por hidrogênio possa mascarar a assinatura do NDC na janela de solvente e diminuir correntes capacitivas, este não é um procedimento prático para melhorar a sensibilidade na electroanálise. Finalmente, o polimento com alumina de eletrodos BDD livres de NDC, independentes, polidos, foi considerado uma forma eficaz de produzir superfícies bem definidas, estáveis e reproduzíveis, que suportam uma rápida (reversível) HET para eletrólise de Fe(CN)6(4-), a primeira vez que isso foi relatado em uma superfície terminada em oxigênio.