[发明专利]二氧化钛纳米管修饰的电极的应用

说明书

技术领域

本发明属于二氧化钛纳米管修饰的电极的应用。

背景技术

日趋加剧的水污染已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。化学需氧量(chemicaloxygen demand，COD)是衡量水质污染程度的重要指标之一，是指在一定条件下，水体中有机物或其他还原性物质被强氧化剂氧化所消耗的氧化剂所对应的氧的物质浓度(mg/L)。COD的测定对工业废水的安全排放以及防治污染有着重要的意义。传统的测定水质COD的方法主要是重铬酸钾氧化法(GB 11914-89)，其缺点是：分析周期长，能源浪费大，试剂消耗多；分析中要使用汞盐、铬盐、银盐等成本高，对环境造成二次污染；如果待测溶液中存在氯离子，亚硝酸根离子等，它们会与消化剂反应或与催化剂作用，使测定结果造成很大偏差。因此，寻找新的快速、有效、成本低、污染小的方法测定COD显得尤为重要。

近几十年来，金属氧化物光催化氧化技术取得了较大的发展，国内外对金属氧化物光催化材料的制备、表征、改性、固定化及其作用机理等方面的研究报道较多。其中二氧化钛因其价廉、环境友好、催化活性高、氧化能力强、稳定性好、易于回收等特点而备受人们青睐，二氧化钛光催化技术的使用已广泛应用于污水处理、空气净化及杀毒灭菌等诸多领域，其中光催化技术在废水治理领域的应用较为突出。M.R.Hoffman等人(M.R.Hoffmann，S.T.Martin，W.Choi，D.W.Bahnemann，Environmental Applications of SemiconductorPhotocatalysis.Chem.Rev.1995，95，69-96.)指出具有光催化活性的二氧化钛在光激发下，能产生具有强氧化性的活性氧自由基(如羟基自由基)等一类强氧化剂，可将水中的有机污染物深度矿化为无毒的无机小分子。因此，利用此原理可望实现对有机污染物的快速、实时测定，为水体中有机污染物总量的测定提供一种全新的理念和思路。目前比较常见的二氧化钛催化剂主要是二氧化钛粉体，在光照条件下催化效果显著。如Hongyu Wang等人(H.Wang，R.E.Partch，Y.Li，Synthesis of 2-Alkylbenzimidazoles via TiO₂-Mediated Photocatalysis.J.Org.Chem.1997，62，5222-5225.)将粉体二氧化钛光催化剂分散在液相中用于降解硝基苯等苯类化合物。由于通常是在液相中，降解过程比较难控制，而且不容易收集信号，通常依靠测定光反应前后的浓度差，显然这种方法比较粗糙。金利通等人(金利通，艾什云，张文，李嘉庆，鲜跃中，高梦南，杨娅，徐继明，用纳米二氧化钛粉体测定水体化学需要量的方法.专利号：ZL 02145349.7)发明了在浸没式反应器中加入需要量的纳米二氧化钛粉体和一定体积的水或者废水及一定量的无机氧化剂溶液，调节到一定的pH值，恒温搅拌，光照5-15分钟后，离心分离后取上清液，用分光光度法测定Cr⁵⁺的吸光度计算水或废水的COD值。此法相对于经典的铬法来说有很大的改进，但整个实验过程还是比较长，使用有高度污染的重铬酸钾，并且步骤比较繁琐。虽然这种粉体二氧化钛可以在溶液中大规模的用于降解有机物，但是粉体二氧化钛很难和反应溶液分离，因此催化剂的回收及循环利用受到极大限制。对这类光催化反应而言，由于粒子是分散在溶液中的，其反应过程是相当复杂的，很难把握其动力学性质及相关参数，而且实验条件只能在反应开始前得到控制，反应一旦开始，则很难控制该实验过程。