综述：硼掺杂金刚石电极的研究进展：制备、电化学性能与应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了硼掺杂金刚石（BDD）电极的化学气相沉积（CVD）制备技术及其在氧化还原液流电池（RFBs）和水处理中的突破性应用。BDD凭借宽电位窗口（3.5 V）、低背景电流和高耐腐蚀性，显著提升RFBs的库仑效率（CE）与寿命，同时高效降解有机污染物。其性能关键取决于硼掺杂浓度（4-5×1020 atoms/cm3临界值）和sp2碳杂质控制，为清洁能源与环境工程提供革新方案。

　　

Abstract
硼掺杂金刚石（BDD）电极因其3.5 V宽电位窗口、低电容电流和卓越的化学稳定性，成为氧化还原液流电池（RFBs）和水处理领域的新星。通过化学气相沉积（CVD）技术将硼原子嵌入金刚石晶格，可精准调控其导电性——当硼浓度超过4-5×10²⁰ atoms/cm³时，材料会从绝缘体转变为金属态。这种特性使其在抑制RFBs析氧副反应、提升库仑效率（CE）方面表现突出，同时能高效电催化降解有机污染物。

Introduction
自1992年问世以来，BDD电极在中性/碱性介质中通过阳极极化产生羟基自由基的能力备受关注。其表面终止取向和sp²杂化碳含量直接影响电化学反应活性，例如（100）晶面更利于CH₃⁺生长基团的吸附，而氢终止表面可拓宽电位窗口。

The fabrication of BDD
热丝辅助CVD（HFCVD）和微波等离子体CVD（MWCVD）是主流制备方法。MWCVD生成的等离子体中，CH₃⁺和H^•自由基通过表面扩散完成金刚石外延生长，硼源通常采用B₂H₆气体，掺杂浓度梯度可通过沉积温度（700-900°C）精确调控。

Boron doping level and electrochemical properties
当硼浓度达到3×10²¹ atoms/cm³时，BDD电极在1 M H₂SO₄中析氧过电位提升300 mV。但过量掺杂会导致sp²碳杂质增加，反而降低化学稳定性——这是水处理应用中需重点平衡的参数。

Exploring the viability of BDD for RFBs
在全钒RFB测试中，BDD电极使电压效率（VE）提升12%，循环寿命延长3倍。其机制在于抑制了传统碳电极常见的微裂纹腐蚀和析氢副反应，这对锌-溴等高电位体系尤为重要。

Conclusion
当前研究表明，通过优化表面氧终止处理和晶面取向（如（111）晶面），BDD电极在超级电容器领域也展现出200 F/g的高比容量。印度理工学院（IITM）与澳大利亚的合作项目正推动该材料在纺织基储能器件中的应用突破。