Correlation between flat-band potential position and oxygenated termination nature on boron-doped diamond electrodes

This paper deals with a study about the position of the flat-band potential and the surface chemistry of boron-doped diamond electrodes. Successive and mild anodic treatments have been performed on as-deposited electrodes, in H2SO4. From Mott–Schottky plots, flat-band potential (VFB) evolution has been monitored, exhibiting successively negative then positive shifts during surface oxidation, depending on the anodic coulometric charge. Thanks to surface characterization by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), this particular evolution of VFB has been related to the evolution of specific oxygen functionalities at the surface. While the general trends in the literature is to associate the VFB displacement with the generation of oxygenated terminations, the results presented in this study exhibit the high sensitivity of VFB to hydroxyl or ether groups.

RésuméL'objectif de ce travail est de présenter une corrélation entre la position du potentiel de bandes plates et la chimie de surface d'une électrode de diamant dopé au bore. À cette fin, des traitements anodiques de faible intensité ont été cumulés sur une électrode « brute de fabrication », en milieu H2SO4. À partir des représentations Mott–Schottky, l'évolution du potentiel de bandes plates (VBP) a été suivie à la suite de chaque traitement. Des déplacements successivement négatifs puis positifs de VBP ont été observés durant l'oxydation de la surface. Grâce à la caractérisation chimique des électrodes par XPS, il a été possible de relier cette évolution particulière de la position du potentiel de bandes plates à la proportion de groupements oxygénés. Si le déplacement du potentiel de bandes plates est généralement associé dans la littérature à l'apport de tout type de terminaisons oxygénées, les résultats de cette étude montrent la sensibilité particulière de VBP à la présence de groupements hydroxyles ou éthers.