張 韜，薛 喆，萬 方，張?zhí)旆f，彭廣盼，黃國棟

(1.無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械技術(shù)學(xué)院，無錫 214122；2.上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，上海 201306；3.張家港市微納新材料科技有限公司，蘇州 215699)

0 引 言

難降解有機(jī)廢水主要產(chǎn)生于印染、化工、農(nóng)藥、醫(yī)藥等行業(yè)，其成分復(fù)雜，多為高分子、多基團(tuán)、有毒有害的有機(jī)污染物，其中相當(dāng)一部分是“三致”(致癌、致畸、致突變)物質(zhì)和持久性有機(jī)污染物，高倍稀釋后仍對人類健康和生態(tài)環(huán)境有極大危害[1]。對于這類有機(jī)廢水，常規(guī)的生化法很難將其徹底去除，而電化學(xué)高級氧化法正是解決該問題的關(guān)鍵技術(shù)之一，它利用陽極的電催化作用生成強(qiáng)氧化劑羥基自由基(OH·)，將污水中的有機(jī)污染物無差別降解成水和CO2，從而達(dá)到徹底凈化的目的[2-3]。這種方法具有以下核心優(yōu)勢：主要試劑是在電解過程中生成的羥基自由基，不產(chǎn)生二次污染，環(huán)境兼容性好；有機(jī)污染物去除率高、反應(yīng)條件溫和，一般在常溫常壓下就可以進(jìn)行；反應(yīng)裝置簡單、工藝靈活、可控性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)自動化[4-5]。但是該方法受陽極材料的限制，其成本、能耗、效率、使用壽命都難以滿足工業(yè)化應(yīng)用的需求，因此該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是開發(fā)綜合性能好的陽極電極材料。

理想的電極材料應(yīng)同時具有高催化活性和析氧超電勢，并在廢水中具有較高的穩(wěn)定性和抗腐蝕性能，以及合理的成本。傳統(tǒng)電極(如：不銹鋼、Pt、石墨等)在性能上很難兼顧以上特點(diǎn)，因此應(yīng)用局限性較大；以Ti為基體的金屬氧化物電極，如RuO2、PbO2、IrO2、SnO2等，具有較高析氧電位和催化活性，但電極的抗腐蝕性能仍不夠理想[6]。由化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor deposition， CVD)在金屬基體表面合成的多晶摻硼金剛石(boron-doped diamond, BDD)涂層可作為理想的陽極電極材料，其具有如下優(yōu)勢：在水及有機(jī)溶液中具有目前為止最寬的電化學(xué)窗口(3.5 V左右)以及很低的背景電流，這意味著BDD擁有很高的析氧超電勢，相較于較優(yōu)的PbO2氧化物電極，其催化活性和電流效率更高，比能耗也相對更低[7]；具有金剛石固有的高化學(xué)穩(wěn)定性，是典型的惰性電極，其電化學(xué)特性隨時間的推移幾乎不發(fā)生改變，而傳統(tǒng)的金屬或金屬氧化物電極材料在析氧過程中電極表面往往會發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，大幅降低電極的使用壽命[6]；具有較強(qiáng)的抗中毒抗污染能力，在使用過程中電極表面不易吸附污染物，便于維護(hù)。因此，BDD電極成為國內(nèi)外公認(rèn)的最具應(yīng)用前景和商業(yè)價值的電極材料。

目前，在實(shí)驗(yàn)規(guī)模的污水處理中，BDD電極已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)氨氮、苯酚、氯酚、苯胺、各種染料、表面活性劑、醇類等多種有機(jī)污染物的高效降解[8]，在實(shí)際應(yīng)用中，為滿足大批量、高效率的處理需求，通常需要使用大面積的BDD電極。然而，在異質(zhì)基體上制備BDD薄膜時，因薄膜與基體之間的熱膨脹系數(shù)差異(常用襯底材料及BDD的熱脹系數(shù)如表1所示)[9-10]，通常會出現(xiàn)涂層與基體之間附著力不佳甚至膜層脫落的問題，且電極面積越大，薄膜脫落、質(zhì)量不均的問題越嚴(yán)重，這極大地限制了BDD電極的工業(yè)化應(yīng)用。因此，異質(zhì)基體的材料選擇一直是BDD合成領(lǐng)域關(guān)注的核心問題之一。

自1987年P(guān)leskov等[11]首次報道硼摻雜金剛石優(yōu)異的電化學(xué)特性后，國際上便掀起了BDD合成及應(yīng)用技術(shù)的研究熱潮。為滿足工業(yè)化應(yīng)用需求，不少學(xué)者致力于研究BDD在不同基體材料上沉積時的性能表現(xiàn):從熱脹系數(shù)差異性較小的Si、Nb、Ta到作為平價替換材料的Ti[2]。然而，Si基材料機(jī)械強(qiáng)度低，導(dǎo)電性差[2-3]，Nb、Ta等金屬價格高昂，Ti具有良好的機(jī)械性能以及較低的成本，是目前研究較多的基體材料，但是Ti基BDD膜的附著力較差，導(dǎo)致電極使用壽命不穩(wěn)定也是不可忽略的問題。近十幾年來，以硬質(zhì)合金(WC-Co)為基體材料的CVD金剛石涂層刀具在切削工具領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。硬質(zhì)合金是由碳化鎢(WC)和黏結(jié)金屬Co通過粉末冶金工藝制成的一種合金材料，具有硬度高、電阻率低、熱脹系數(shù)低(見表1)、價格適中等優(yōu)點(diǎn)。研究證實(shí)，在經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后，可在硬質(zhì)合金表面沉積一層致密的CVD金剛石薄膜[12-13]，上海交通大學(xué)Shen等研究團(tuán)隊對WC-Co/BDD切削工具的機(jī)械性能及實(shí)際加工效果進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，取得了諸多顯著性的成果，并指出硼的加入有利于膜基附著力的提高[14-16]，該技術(shù)還被應(yīng)用于拉拔模具領(lǐng)域并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。日本涂層中心的Saito等[17]則認(rèn)為硬質(zhì)合金進(jìn)行去Co處理后，反應(yīng)氣源中硼元素的加入可使襯底表面生成硼化物，有助于制備附著力較好的BDD薄膜，且可提高金剛石的抗氧化性。由此可見，硬質(zhì)合金可作為BDD沉積的一種理想襯底材料，但其是否可在電化學(xué)污水處理領(lǐng)域得到應(yīng)用還需要開展詳細(xì)的論證。

表1 常用襯底材料的物理性能[9]

本文利用熱絲化學(xué)氣相沉積(hot filament chemical vapor deposition, HFCVD)技術(shù)在WC-Co襯底上分別制備納米金剛石(nano-crystalline diamond, NCD)涂層及微米金剛石(micro-crystalline diamond, MCD)涂層，研究它們的表面形貌、電化學(xué)窗口和可逆性。在此基礎(chǔ)上，對WC-Co/BDD電極進(jìn)行重復(fù)氧化苯酚實(shí)驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)(accelerated life test, ALT)，研究其電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 BDD薄膜的制備

本文采用偏壓增強(qiáng)HFCVD設(shè)備以及動態(tài)摻硼工藝[18]，以φ3 mm WC-Co圓柱棒料(Co的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%)為襯底，進(jìn)行BDD薄膜的合成實(shí)驗(yàn)。反應(yīng)氣體為丙酮和氫氣，硼源將采用硼酸三甲酯(B(OCH3)3)。丙酮與硼酸三甲酯按硼碳摩爾比([B]/[C]gas)為5 000×10-6進(jìn)行混合。具體沉積參數(shù)詳見表2。

表2 微米及納米BDD薄膜沉積參數(shù)

1.2 WC-Co/BDD電極的表征方法

電極樣品的物理性能(表面形貌、金剛石質(zhì)量、摻硼濃度)由場發(fā)射掃描電子顯微鏡(field emission scanning electron microscopy， FE-SEM，Zeiss ULTRA55) 以及拉曼光譜(micro-Raman spectroscopy， SPEX1403，波長514 nm的He-Ne激光)進(jìn)行表征。

電極樣品的電化學(xué)特性利用循環(huán)伏安法進(jìn)行表征，其電化學(xué)窗口及背景電流在0.5 mol/L H2SO4溶液中進(jìn)行表征(掃描速率為0.1 V/s)，其可逆性在0.1 mol/L KCl+0.01 mol/L K3Fe(CN)6溶液中進(jìn)行表征(掃描速率為0.05～0.25 V/s)。電化學(xué)性能測試實(shí)驗(yàn)在CHI 605電化學(xué)工作站(CH Instrument, Shanghai, China)上完成，實(shí)驗(yàn)中工作電極、對電極、參比電極分別為WC-Co/BDD(有效面積為1 cm2)、Pt，以及Ag/AgCl。

1.3 加速壽命及模擬污水處理實(shí)驗(yàn)

ALT將用于驗(yàn)證WC-Co/BDD電極的穩(wěn)定性。在該實(shí)驗(yàn)中，WC-Co/BDD電極柱為陽極(有效面積為1 cm2)，其周圍環(huán)繞著4根WC-Co陰極，它們和陽極的距離均為10 mm。ALT在250 mL, 3 mol/L H2SO4溶液中實(shí)施，過程中恒定的1 A/cm2電流密度將由恒流電源控制。

化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand， COD)是測定有機(jī)物污染含量的一個重要指標(biāo)，是利用化學(xué)方法測定水體中氧化的還原性物質(zhì)的量。COD的數(shù)值愈高，說明污染愈嚴(yán)重，水質(zhì)愈差。苯酚是毒性最大的有機(jī)污染物之一，主要來自印染、石化工業(yè)等，在常溫下微溶于水，會嚴(yán)重污染環(huán)境，因此本實(shí)驗(yàn)將以苯酚作為模擬廢水，研究WC-Co/BDD電極的污水處理效果。該實(shí)驗(yàn)以1 500 mg/L的Na2SO4作為電解質(zhì)，在電流密度0.01 A/cm2的條件下，對500 mg/L的苯酚模擬廢水進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 WC-Co/BDD電極的物理性能

金剛石薄膜的表面形貌與沉積工藝密切相關(guān)，如低壓可導(dǎo)致襯底所在空間區(qū)域的活性物質(zhì)(甲基自由基、原子氫等)平均自由程增加，減少它們在空間移動時的碰撞復(fù)合概率，從而提高到達(dá)襯底的活性物質(zhì)的濃度；而較高的碳源濃度可以降低活性氫原子的濃度，繼而引發(fā)更多的二次形核，抑制晶粒長大[18]。因此，較低的壓力和較高的碳源適合NCD薄膜的沉積，反之則適合MCD的沉積。

圖1(a)和圖1(b)為CVD納米WC-Co/BDD電極的表面形貌及斷面圖，從圖中可以看出，納米顆粒無明顯晶形，呈團(tuán)簇狀，其粒度均在100 nm左右，涂層厚度約為 4 μm。圖1(c)和圖1(d)為CVD微米WC-Co/BDD電極的表面形貌及斷面圖，從圖中可以看出，晶粒以(111)面為主，其粒度在2～3 μm，涂層厚度約為 6 μm?？梢钥闯?，相同沉積時間下，MCD涂層厚度大于NCD的涂層厚度，說明MCD的沉積速率明顯大于NCD，MCD的沉積速率約為NCD的1.5倍。這是因?yàn)樵贜CD沉積時，預(yù)設(shè)的沉積參數(shù)(低溫、高碳?xì)浔取⒌蜌鈮?會使活性氫原子的數(shù)量降低，使得沉積過程中新形成的金剛石表面的氫端基萃取速率下降，進(jìn)而導(dǎo)致新的表面沒有足夠的碳懸鍵來進(jìn)一步吸引空間甲基自由基的堆積，金剛石的生長速度受到限制。

圖1 納米、微米WC-Co/BDD電極表面形貌及斷面圖

Raman檢測是對BDD電極物理性能表征的必要手段之一，其圖譜可以反映金剛石的純度、摻硼濃度、薄膜內(nèi)應(yīng)力等重要特性。圖2(a)為納米WC-Co/BDD電極Raman圖譜及Lorentzian分峰圖，從圖中可以看出：1 333 cm-1顯現(xiàn)出一處尖銳的金剛石特征峰；1 350(D峰)、1 510和1 583 cm-1峰(G峰)較為明顯，表明金剛石薄膜中存在大量的石墨及非晶碳成分[19-21]，這是由于納米金剛石晶粒細(xì)化，并含有較多非金晶界；422和1 182 cm-1處存的寬峰則是由硼元素進(jìn)入到金剛石晶格內(nèi)部引起的[22-23]。圖2(b)為微米WC-Co/BDD電極Raman圖譜及Lorentzian分峰圖，從圖中可以看出：1 329 cm-1處有一處非常明顯的金剛石特征峰，這也是微米金剛石的典型特征；1 547 cm-1附近也存在一處明顯的寬峰，這可能是硼原子的加入引發(fā)晶界增多造成的；498和1 203 cm-1峰相較WC-Co/BDD的更為明顯，它們同樣也證明了大量硼原子進(jìn)入到金剛石內(nèi)部。需要指出的是，Raman光譜對sp2相的存在非常敏感，約高于sp3成分的50～80倍[24]，因此，無論是納米還是微米BDD，其主導(dǎo)成分均為金剛石。

圖2 納米、微米WC-Co/BDD電極的Raman圖譜及Lorentzian分峰圖

一般而言，硼原子的加入在一定程度上會引發(fā)晶格畸變，繼而引發(fā)薄膜內(nèi)應(yīng)力σ(單位:GPa)的增加，薄膜內(nèi)應(yīng)力則可通過公式(1)進(jìn)行估算：

σ=-0.567(vm-v0)

(1)

式中：vm為被測樣品金剛石Raman特征峰的位置；v0為天然金剛石的Raman金剛石特征峰的位置，即為1 332 cm-1。據(jù)此，可計算出：納米BDD薄膜存在非常小的壓應(yīng)力約為-0.6 GPa，而微米BDD則存在一定的拉應(yīng)力約為1.7 GPa。這可能是因?yàn)榧{米金剛石涂層的制備通常會使用較低的沉積溫度，此時硬質(zhì)合金襯底和金剛石薄膜間的膨脹差也會相應(yīng)減小，從而造成冷卻后的薄膜內(nèi)應(yīng)力減小。需要說明的是，一般情況下，內(nèi)應(yīng)力越小，膜基附著力也越好。

為獲得BDD薄膜中準(zhǔn)確的含硼量，本文利用XPS對兩種薄膜分別進(jìn)行了表征，其結(jié)果詳見圖3(a)和圖3(b)。從結(jié)果中可以看出，MCD和NCD兩種薄膜中的硼含量占比均很小，且結(jié)果較為一致，均為1.5%左右，因此可以推斷，實(shí)際薄膜中的實(shí)際硼含量與薄膜的表面形貌以及沉積工藝關(guān)系不大，其值主要取決于反應(yīng)氣源中硼原子的含量。

圖3 納米、微米WC-Co/BDD電極的XPS

2.2 WC-Co/BDD電極的電化學(xué)性能

本文利用循環(huán)伏安法研究微米和納米WC-Co/BDD電極的電化學(xué)動力學(xué)特性，該方法可以表征電極的電化學(xué)窗口、背景電流、可逆性等，這些特性均會對電極應(yīng)用(例如污水處理)起到一定的理論指導(dǎo)作用。圖4(a)微米和納米WC-Co/BDD為電極在0.5 mol/L H2SO4的測試溶液中的循環(huán)伏安圖(掃描范圍為-2.0～3.5 V)，從圖中可以看出，微米和納米WC-Co/BDD電極的電化學(xué)窗口范圍分別為-1.0～2.7 V及-1.2～2.7 V，其析氧電位幾乎一樣，說明析氧電位主要取決于摻硼濃度，與薄膜表面形貌關(guān)系不大。微米和納米WC-Co/BDD電極都展現(xiàn)了極寬的電化學(xué)窗口，和極低的背景電流，這與已報道的Si/BDD[25]、Ti/BDD[26]電極的相關(guān)特性相一致，這說明以WC-Co為襯底制備BDD電極在電化學(xué)特性上具有可行性。電化學(xué)窗口的寬度對有機(jī)污染物的處理效率有直接的影響：電化學(xué)窗口寬，則陰陽兩極的競爭性析氫析氧副反應(yīng)少，電能將被更多地用于廢水中有機(jī)物的降解，有機(jī)物的電化學(xué)處理也就越高效；反之，若電極電化學(xué)窗口小，則有機(jī)物分解電位則有可能高于O2、H2的分解電位，電能更多地用于水的分解，電化學(xué)處理效率低。因有機(jī)污染物的氧化電位一般低于2.0 V，可以預(yù)判，WC-Co/BDD電極對污染物具有較高的礦化效率。

另外，需要說明的是，納米WC-Co/BDD電極表面含有相對較多的sp2成分，可改善電極的親水性[27]，因此，其不需要做任何極化處理，在0.5 mol/L H2SO4的電解液中就可展現(xiàn)出連續(xù)的伏安曲線，說明其在電解液中的導(dǎo)電性良好。而未經(jīng)處理的微米WC-Co/BDD電極表面則表現(xiàn)出明顯的疏水性，在0.5 mol/L H2SO4的電解液中導(dǎo)電性不佳，伏安曲線不連貫；后對其進(jìn)行電極極化處理(500 mA/cm2電流密度下，在0.5 mol/L H2SO4中處理10 min)，表面親水性得到明顯改善，可得到連續(xù)不間斷的伏安曲線，圖4(a)中展現(xiàn)的微米WC-Co/BDD電極曲線為極化處理后的結(jié)果。

圖4(b)為微米和納米的WC-Co/BDD電極以不同掃描速度在0.1 mol/L KCl+0.01 mol/L K3[Fe (CN)6]溶液中形成的氧化還原曲線，從圖中可以看出：兩條曲線相似度較高，都具有明顯對稱的氧化還原峰，且兩條曲線的氧化還原峰的電勢差較小(約160 mV)，說明兩種電極均具有良好的準(zhǔn)可逆特性，且表面形貌對電極的活性面積影響不大。

圖4 微米、納米WC-Co/BDD電極在0.5 mol/L H2SO4和0.1 mol/L KCl+0.01 mol/L K3[Fe(CN)6]中的循環(huán)伏安圖

2.3 WC-Co/BDD薄膜電極的穩(wěn)定性測試

ALT是表征電極壽命的常用方法，通常會在較高的電流密度下驗(yàn)證BDD的電極壽命。北京科技大學(xué)Wei等[28]及香港科技大學(xué)Chen等[29]在恒定電流密度為1 A/cm2的 3 mol/L H2SO4溶液中研究了Ti/BDD的使用壽命，其極限壽命分別為370 h及264 h。在相同的ALT參數(shù)下，中南大學(xué)Yang等[30]制備的Ti/BDD、Si/BDD和Nb/BDD電極具有超過1 500 h的極高壽命，這可能與較高的薄膜厚度有關(guān)(該文獻(xiàn)中報道的BDD厚度為9～20 μm)。多晶金剛石薄膜的晶界位置是相對容易被刻蝕破壞的，而金剛石涂層在生長時會不可避免地產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)晶界被刻蝕到一定程度后，薄膜在內(nèi)應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生微小裂紋，如果涂層厚度不足，那么裂紋就很容易擴(kuò)張導(dǎo)致薄膜脫落[28]。需要指出的是，在以上報道中，Ti/BDD、Si/BDD和Nb/BDD電極的失效判據(jù)是電壓突然急劇上升超過5 V。

為了方便對比，微米及納米WC-Co/BDD電極的ALT實(shí)驗(yàn)也在恒定電流密度為1 A/cm2的3 mol/L H2SO4溶液中進(jìn)行。需要說明的是，WC-Co襯底的電化學(xué)穩(wěn)定性不佳，薄膜脫落后，其表面極易被氧化生成WO3，因此，當(dāng)發(fā)生薄膜脫落并終止ALT時，電極的薄膜脫落位置仍將繼續(xù)反應(yīng)，因此槽電壓值并不會發(fā)生明顯改變。圖5(a)和圖5(b)反映了ALT實(shí)驗(yàn)后兩種電極的表面形態(tài)，納米WC-Co/BDD電極表面出現(xiàn)了很多微小的空洞，這是因?yàn)槠浜懈嗟木Ы纾@些晶界由石墨及非晶碳組成，在電解作用下，它們易被刻蝕去除；微米WC-Co/BDD電極卻完好無損，表面沒有明顯的腐蝕痕跡。但ALT的測試結(jié)果卻是出乎意料的：納米WC-Co/BDD電極的壽命(約為423 h)明顯優(yōu)于微米WC-Co/BDD電極的壽命(約為310 h)?？梢杂^察到，無論是哪種電極，其失效形式都是是電極表面?zhèn)€別位置的薄膜突然脫落，如圖5(c)和(d)所示。而NCD電極之所以具有較高的壽命，很可能是其具有更小的薄膜內(nèi)應(yīng)力，即使在晶界被大量刻蝕后仍然不容易產(chǎn)生裂紋，從而降低了薄膜脫落的風(fēng)險。

圖5 納米、微米WC-Co/BDD電極在ALT后，涂層未脫落和脫落區(qū)域的表面形貌

2.4 WC-Co/BDD 薄膜電極污水處理研究

圖6是兩種電極苯酚處理過程中COD的曲線變化(實(shí)驗(yàn)參數(shù)：0.01 A/cm2恒電流密度；1 500 mg/L Na2SO4；pH=2；室溫)，COD濃度下降得越快，苯酚降解效果越好。從圖中可以看出，微米WC-Co/BDD電極對苯酚的處理速率略快于納米WC-Co/BDD電極的處理速率：采用微米WC-Co/BDD電極在3.8 Ah/L的條件下，模擬廢水中COD的降幅達(dá)到了95%，電流效率約為93%；采用納米WC-Co/BDD電極在4.1 Ah/L的條件下，模擬廢水中COD的降幅可達(dá)到95%，電流效率約為88%。這可能是因?yàn)槲⒚譝C-Co/BDD電極中sp3金剛石成分較多，可產(chǎn)生更多的羥基自由基，加速污染物的分解；而納米WC-Co/BDD電極含有晶界較多，相應(yīng)增加了sp2非晶碳成分，sp2在電解反應(yīng)中會增加氧氣的析出[31]，從而對礦化速率產(chǎn)生影響。

圖6 苯酚溶液COD變化曲線

在與本實(shí)驗(yàn)相同參數(shù)下，香港科技大學(xué)Chen等[29]報道了采用微米Ti/BDD電極處理苯酚時的電流效率可達(dá)92%。相比之下，可以看出納米和微米WC-Co/BDD電極對苯酚模擬廢水同樣具有較好的礦化效果。

3 結(jié) 論

本文采用熱絲化學(xué)氣相沉積法,以WC-Co為襯底(代替Si，Ti和Nb等常規(guī)襯底)進(jìn)行微米及納米兩種硼摻雜金剛石薄膜電極的制備研究，并利用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、拉曼光譜、XPS、循環(huán)伏安法對兩種WC-Co/BDD電極的物理性能、表面狀態(tài)及電化學(xué)性能進(jìn)行表征，研究結(jié)果顯示：在沉積時間相同的情況下，兩種薄膜中的實(shí)際含硼量均為1.5%，但微米薄膜的沉積速率是納米薄膜的1.5倍，而納米薄膜則具有更小的殘余應(yīng)力，僅為-0.6 GPa；兩種電極在0.5 mol/L的H2SO4溶液中均展現(xiàn)了較寬的電化學(xué)窗口(約為3.7～3.9 V)和極小的背景電流，在K3[Fe(CN)6]氧化還原系統(tǒng)中表現(xiàn)為良好的準(zhǔn)可逆特性，這些特性均與常規(guī)Si、Nb、Ti基BDD電極相似。在此研究基礎(chǔ)上，本文對兩種電極開展了加速壽命實(shí)驗(yàn)及苯酚模擬廢水處理實(shí)驗(yàn)，以此探索電極的電化學(xué)活性及穩(wěn)定性。研究結(jié)果顯示：相同參數(shù)下，納米電極的壽命(約為423 h)明顯優(yōu)于微米電極的壽命(約為310 h)，這可能歸因于納米電極擁有較小的薄膜內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)而提高了膜基附著力；在苯酚氧化實(shí)驗(yàn)中，兩種電極與標(biāo)準(zhǔn)BDD電極一樣，對苯酚均展現(xiàn)了較好的礦化效果，微米電極COD處理的電流效率約為93%，納米電極因sp2非晶碳成分較多，增加了析氧反應(yīng)，電流效率略有降低，約為88%。綜上所述，WC-Co可作為BDD污水處理電極的良好襯底材料。