科创中国

金刚石电极制备关键技术与成套装备项目主要研究“BDD电极成套装备、核心制备技术、系统化集成模组和电化学资源再生与回收系统”四大关键技术，突破了"大面积高均匀BDD电极制备的成套装备”、“动态调控硼掺杂金刚石电极的制备”、"高性能颗粒/平板BDD电极耦合三维电化学反应器的设计与开发"和“基于BDD电极的电化学资源再生与回收系统开发”四大核心技术。

创新点一：阐明了温度场、气氛场、交变电磁场和恒定电场对大面积BDD电极均匀化制备的协同影响机理，首创新型垂直热丝裂解系统和外场辅助增强系统，率先开发了锥面窄缝通气腔、环形反应腔和整流罩集成的气体均匀混合系统，研制了大面积、高均匀BDD电极规模化制备的成套装备。创新点二：发明了高析氧电位、高导电、高比表面积BDD电极的制备技术，探明了硼掺杂浓度对BDD电极导电性和析氧电位的影响规律，首创可控动态硼掺杂技术，发明了新型BDD电极表面微纳刻蚀技术，率先构建了新型复合衬底表面改性技术体系。创新点三：首创了高性能颗粒BDD电极，并将其引入平板BDD电极之间，率先构建了三维电化学反应系统，阐明了颗粒电极配置和电极比表面积对氧化速率、液相传质速率和羟基自由基时空产率与利用率的影响机理，实现“大比表面积+高传质速率”的电化学氧化协同效应，研发出三维电化学反应高危废水降解装置。创新点四；发明了BDD电极电化学资源再生与回收系统，探明了PCB微蚀液废水中过硫酸钠再生与高纯铜回收的高效协同机理，首次解决了强酸、高盐严苛环境下资源再生与回收的世界性难题，实现了80%过硫酸钠和100%金属铜资源的循环利用。

1. 电化学领域：BDD电极具有优异的耐腐蚀性能、高导电性和高稳定性，可应用于电化学水处理、废水处理、电沉积、电化学合成等领域。例如，可以用于高效降解有机废水、提取金属离子、合成有机化合物等。

2. 环境保护领域：BDD电极在废水处理方面具有良好的应用前景。由于其高氧化力和稳定性，可有效降解有机废水、去除有害物质，并对水质进行净化和恢复。

3. 能源领域：BDD电极的高导电性和耐腐蚀性使其成为电解水制氢的优质电极材料，可用于燃料电池和水分解制氢等能源转换和储存领域。

4. 电化学传感器：BDD电极具有优异的电化学性能和稳定性，可应用于制备高灵敏度、高选择性的电化学传感器，用于检测环境污染物、生物分子、离子浓度等。

5. 生物医学领域：BDD电极具有生物相容性和生物兼容性，可用于生物成像、生物传感、电刺激和神经调控等生物医学应用。

6. 新材料合成：BDD电极的高氧化力和高导电性使其成为制备其他新材料的重要工具和平台，例如在合成复杂有机化合物、导电聚合物等方面具有潜力。

周科朝，1998年11月加入中国共产党，1982年7月参加工作。中南工业大学粉末冶金研究所材料学专业博士研究生毕业，工学博士、教授、博士生导师。曾任中南大学党委常委、副校长 [1] 。一直从事粉末冶金新材料及近净成形技术、高性能金属结构材料和纳米研究。湖南新锋科技有限公司成立于2019年03月18日，注册地位于湖南省长沙市岳麓区岳麓街道溁左路中南大学科技园研发总部1栋274房，法定代表人为王宝峰。经营范围包括电子产品、电子技术、电子、通信与自动控制技术、环保材料研发；环保设备设计、开发；涂层材料开发；能源技术研究、技术开发服务；新材料技术推广服务；环保设施运营及管理；环保技术推广服务；节能技术推广服务；金刚石钻探工具、节能环保产品、环保新型复合材料、环保设备、环保材料、电子产品、通用仪器仪表销售；工程技术服务。（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动）湖南新锋科技有限公司对外投资4家公司。

本项目产品的掺硼金刚石（BDD）电极材料及其集成产品在垃圾渗滤液及难降解废水处理领域的推广，一方面可以有效遏制水污染物的排放，保障居民健康，解决垃圾渗滤液和难降解废水排放引起的环境生态污染问题；另一方面可以对工业和生活污水集中处理提供优化解决方案。本产品为推进生态文明建设和环境保护作出贡献。此外，掺硼金刚石（BDD）电极产品的研发生产可以满足未来环境、医疗、化工与能源技术的重大需求，预计形成200亿元规模的上下游产业，形成产业链条。

该成果在新材料领域具有广阔的应用前景：

1. 量子传感器：利用金刚石NV色心的自旋共振特性和高空间分辨率操控技术，可以实现高精度、高分辨率的量子传感器。这些传感器可以应用于磁场测量、温度测量、压力测量等领域，提供更准确、灵敏的传感性能。

2. 量子计算和通信：金刚石NV色心作为固态量子比特的候选者，具有长寿命、高相干性和可扩展性等优势。因此，该成果在量子计算和量子通信领域有潜力成为新一代的量子技术基础。

3. 磁性材料研究：通过利用金刚石NV色心的自旋共振特性，可以实现对磁性材料的缺陷、磁场分布等性质的高精度测量和分析。这对于磁性材料的研究和开发具有重要意义。

4. 生命科学和医学应用：金刚石NV色心具有优异的生物相容性和生物标记特性，可以应用于生命科学和医学领域，例如生物成像、药物传输和荧光标记等方面，为生物医学研究和临床诊断提供新的技术手段。

5. 光学传感和成像：通过利用金刚石NV色心的光谱特性，可以实现对光场和光子的高分辨率传感和成像。这对于光学传感、成像技术和光子学研究具有潜在的应用前景。