[发明专利]纳米金修饰的二氧化钛纳米管电极的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米金修饰的二氧化钛纳米管电极的应用。

背景技术

水质污染是环境污染的一个重要方面，污水能否达到排放标准由 相关指标决定，其中最重要的指标之一是化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)。COD值是指在一定条件下，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相对应的氧的质量浓度(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，消耗试剂多，能耗高；分析中要使用 汞盐、铬盐等成本高，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，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值显得尤为重要。

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 内外就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、等特点而备受人们青睐，而粉体 二氧化钛和二氧化钛纳米膜通常比表面积小，电子转移速度慢，催化 效率低，所以一些特殊的二氧化钛纳米结构，由于其独特的性质例如 纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米纤维等在光电催化方面的应用引起 了人们的广泛地关注。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。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，艾仕云，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Cr³⁺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。最近，澳大利亚的H.Zhao等(D.Jiang，S.Zhang，H.Zhao， Photocatalytic Degradation Characteristics of Different Organic Compounds at TiO₂Nanoporous Film Electrodes with Mixed Anatase/Rutile Phases.Environ.Sci.Technol.2007，41，303-308；赵惠军， 化学需氧量的光电化学检测.中国申请号：200480009324.6)把合成的 二氧化钛纳米粒子固定导电基底如氧化铟锡(ITO)玻璃上做成电极，进 行光电催化反应，降解有机物，测定污水的COD值。该方法能方便地 将催化剂和反应液分离，可以循环使用催化剂。由于采用了光电联用 技术，外加电压有效的抑制了光生电子和光生空穴的复合，光照下产 生的光生电子能有效地被电极转移，能较大地提高催化效率。但是就 这种方法本身而言，也存在也多缺点，例如合成二氧化钛的时间较长、 条件苛刻，导电基底和二氧化钛纳米粒子结合的不够牢固，稳定性不 理想，基底煅烧后导电性较差，不耐酸碱等。