[发明专利]一种Ni/CC/Cu复合材料电极及其制备方法和在COD检测中的应用

说明书

一种Ni/CC/Cu复合材料电极，所述电极包括基层、粘连层、塑形层、催化层，所述的基层为镍片，所述的粘连层由导电胶组成，所述的塑形层由碳布（CC）组成，所述的催化层为附着在所述碳布上的微米铜。本发明具备制备容易、操作简单以及节能环保等特点，制得的Ni/CC/Cu复合材料电极拥有优越的电催化活性，对水体COD的检测具有较高的灵敏度和较低的检测限，数值准确，并且造价低廉，具有很好的环保和经济效益。

技术领域

本发明属于电极材料领域，具体涉及一种Ni/CC/Cu复合材料的制备方法及其在水体COD检测中的应用。

背景技术

水中有机化合物的分析测定对于水质评估和污染控制至关重要。很多国家都将化学需氧量（COD）作为水体有机污染评价的一个标准，COD即在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。传统方法通过使用重铬酸盐或高锰酸盐等强氧化剂氧化降解水中的有机物来测算COD。但是该方法存在一些缺点，比如用到的试剂具有价格昂贵（例如Ag₂SO₄）、强腐蚀性（浓的H₂SO₄）、高毒性（HgSO₄、六价Cr）等缺点，此外，还具有回流过程时间长（2~4小时）、实验程序较繁琐且灵敏度较低、实验数据精确度低等缺点。由于技术的进步，人们改进了检测COD的方法，获得了较便捷、环保的COD测定法，例如紫外光谱法，荧光光谱法和化学发光法，这些方法可以与流动注射技术结合使用，从而大大提高分析效率，但是也不可避免的在操作过程中需要用到有毒试剂以及光源，很难做成便捷性检测器。此外还可以用光催化和光电催化的方法测定COD，这种方法是利用拥有强氧化性能和较为环保的光照TiO₂材料。然而，光生电子空穴对很容易重组，且实施起来对环境要求高、不够方便。

为了获得更快更方便的检测COD的方法，人们将目光投向了电化学分析方法，COD的电化学检测技术是以电催化(EC)为基础的，利用电催化活性电极实现有机物的快速氧化。在许多情况下，由于氧化有机物所需的电压较高，高电势容易造成水的氧化，因此很难使用简单的金属或碳电极在水溶液中直接氧化有机物。因此，电极的选择非常重要。

到目前为止，已经报道了一些可用于检测有机物的新型电极材料，例如：PbO₂，AgO/CuO，Rh₂O₃/Ti，Cu/CuO和硼掺杂金刚石(BDD)电极等。然而，它们均存在一定的问题，Cu/CuO、AgO/CuO电极的电催化能力有限，PbO₂电极不可避免地释放出有毒重金属Pb，而掺硼金刚石(BDD)电极的制备成本很高。

各种不同结构的铜基电极材料在COD检测中得到了广泛的研究。Silva等人使用Curods电极作为传感器，发现尽管其具有高效产生CuO(OH)的能力，其COD线性范围较宽(53.0~2801.4 mg/L)，但检出限较高(20.3 mg/L)。与Cu rods/foils电极相比，用Cu或Cu_XO (x =1或2)纳米材料制备的nano-Cu/ Cu cable，nano-copper/玻碳电极(GCE)等电极具有较高的检测灵敏度和较低的检测限，因为Cu/CuO纳米材料拥有较大的比表面积因此具有更高的电催化性能。然而，由于纳米材料易于团聚的特性，在电极上实现纳米铜的均匀负载仍然是一个挑战；而且上述方法所述的电极成本偏高，不适合推广。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Ni/CC/Cu复合材料电极。

本发明的技术方案如下：一种Ni/CC/Cu复合材料电极，所述电极包括依次贴合的基层、粘连层、塑形层、催化层，所述的基层为镍片，所述的粘连层由导电胶组成，所述的塑形层由碳布组成，所述的催化层由附着在所述碳布上的微米铜构成，所述的微米铜呈花状团簇体。