[發明專利]一種Ni/CC/Cu復合材料電極及其制備方法和在COD檢測中的應用

有效

• 申請號: 202110362357.4
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113075273B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李小娟;鄭浩然;張銀煥;方澤鵬;王永凈;高仁敏
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/26
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 沈濤

一種Ni/CC/Cu復合材料電極，所述電極包括基層、粘連層、塑形層、催化層，所述的基層為鎳片，所述的粘連層由導電膠組成，所述的塑形層由碳布（CC）組成，所述的催化層為附著在所述碳布上的微米銅。本發明具備制備容易、操作簡單以及節能環保等特點，制得的Ni/CC/Cu復合材料電極擁有優越的電催化活性，對水體COD的檢測具有較高的靈敏度和較低的檢測限，數值準確，并且造價低廉，具有很好的環保和經濟效益。

技術領域

本發明屬于電極材料領域，具體涉及一種Ni/CC/Cu復合材料的制備方法及其在水體COD檢測中的應用。

背景技術

水中有機化合物的分析測定對于水質評估和污染控制至關重要。很多國家都將化學需氧量（COD）作為水體有機污染評價的一個標準，COD即在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。傳統方法通過使用重鉻酸鹽或高錳酸鹽等強氧化劑氧化降解水中的有機物來測算COD。但是該方法存在一些缺點，比如用到的試劑具有價格昂貴（例如Ag₂SO₄）、強腐蝕性（濃的H₂SO₄）、高毒性（HgSO₄、六價Cr）等缺點，此外，還具有回流過程時間長（2~4小時）、實驗程序較繁瑣且靈敏度較低、實驗數據精確度低等缺點。由于技術的進步，人們改進了檢測COD的方法，獲得了較便捷、環保的COD測定法，例如紫外光譜法，熒光光譜法和化學發光法，這些方法可以與流動注射技術結合使用，從而大大提高分析效率，但是也不可避免的在操作過程中需要用到有毒試劑以及光源，很難做成便捷性檢測器。此外還可以用光催化和光電催化的方法測定COD，這種方法是利用擁有強氧化性能和較為環保的光照TiO₂材料。然而，光生電子空穴對很容易重組，且實施起來對環境要求高、不夠方便。

為了獲得更快更方便的檢測COD的方法，人們將目光投向了電化學分析方法，COD的電化學檢測技術是以電催化(EC)為基礎的，利用電催化活性電極實現有機物的快速氧化。在許多情況下，由于氧化有機物所需的電壓較高，高電勢容易造成水的氧化，因此很難使用簡單的金屬或碳電極在水溶液中直接氧化有機物。因此，電極的選擇非常重要。

到目前為止，已經報道了一些可用于檢測有機物的新型電極材料，例如：PbO₂，AgO/CuO，Rh₂O₃/Ti，Cu/CuO和硼摻雜金剛石(BDD)電極等。然而，它們均存在一定的問題，Cu/CuO、AgO/CuO電極的電催化能力有限，PbO₂電極不可避免地釋放出有毒重金屬Pb，而摻硼金剛石(BDD)電極的制備成本很高。

各種不同結構的銅基電極材料在COD檢測中得到了廣泛的研究。Silva等人使用Curods電極作為傳感器，發現盡管其具有高效產生CuO(OH)的能力，其COD線性范圍較寬(53.0~2801.4 mg/L)，但檢出限較高(20.3 mg/L)。與Cu rods/foils電極相比，用Cu或Cu_XO (x =1或2)納米材料制備的nano-Cu/ Cu cable，nano-copper/玻碳電極(GCE)等電極具有較高的檢測靈敏度和較低的檢測限，因為Cu/CuO納米材料擁有較大的比表面積因此具有更高的電催化性能。然而，由于納米材料易于團聚的特性，在電極上實現納米銅的均勻負載仍然是一個挑戰；而且上述方法所述的電極成本偏高，不適合推廣。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種Ni/CC/Cu復合材料電極。

本發明的技術方案如下：一種Ni/CC/Cu復合材料電極，所述電極包括依次貼合的基層、粘連層、塑形層、催化層，所述的基層為鎳片，所述的粘連層由導電膠組成，所述的塑形層由碳布組成，所述的催化層由附著在所述碳布上的微米銅構成，所述的微米銅呈花狀團簇體。