鈦絲基TiO2納米管電極的制備和修飾及其在化學需氧量檢測中的應用.pdf

1、人類社會快速發(fā)展的同時，環(huán)境污染也日益嚴重。化學需氧量是水質(zhì)檢測的重要指標，現(xiàn)有的方法是利用高錳酸鉀或重鉻酸鉀氧化水體中的有機污染物，再滴定剩余氧化劑物質(zhì)的量來計算化學需氧量。分析COD耗時長、且Cr等有毒物質(zhì)及Ag鹽等催化劑。發(fā)展靈敏、快速的分析COD方法有重要實用價值。本論文以構(gòu)筑鈦絲負載TiO2納米管陣列復合電極為主要研究對象，采用陽極氧化的方法制備TiO2納米管，通過改變體系和控制實驗參數(shù)，來調(diào)控納米管的微觀形貌。還探討了納米管

2、結(jié)構(gòu)形態(tài)與其性能之間的關(guān)系，對納米管結(jié)構(gòu)光催化薄膜在化學需氧量檢測中的應用進行了研究。此外，還利用恒電流沉積的方法，在TiO2納米管表面均勻沉積Pt納米晶，制備了Pt/TiO2復合電極，并將該電極用于電催化檢測化學需氧量的應用中。論文主要內(nèi)容有：
　?。?）采用陽極氧化的方法，在鈦絲上制備了垂直于鈦絲基底生長的TiO2納米管陣列。分別選用了兩種電解液體系，一種是NH4F-乙二醇體系，另一種是HF-乙二醇體系。這兩種體系都能制備出排

3、列緊密的TiO2納米管陣列，但是由于HF的腐蝕性更高，適合制備管長更長的納米管。采用NH4F-乙二醇體系，將氧化電壓分別設為20V、30V和40V，氧化時間均為60min，制備的TiO2納米管陣列都比較致密。其中，氧化電壓為30V時得到納米管陣列的形貌最好。采用HF-乙二醇體系，相同條件下納米管更長更細，排列也更加緊密。紫外光照射下的光電流測試表明，采用NH4F-乙二醇電解液體系，氧化電壓為30V制備的納米管具有最好的光電流響應。

4、>　　（2）采用了TiCl4溶液及液相沉積等來修飾 TiO2納米管，提高其光電催化性能。TiCl4后處理中，借鑒染料敏化太陽能電池中廣泛采用的方法，在納米管表面沉積了TiO2納米晶。一方面，納米晶的增加能提高紫外光的吸收，提高了納米管的捕光效率；另一方面，增加了活性位的納米管表面可以吸附水中更多的有機物質(zhì)，從而提高降解率。實驗結(jié)果表明，TiCl4溶液水解30 min后得到的TiO2納米管陣列電極具有最好的光電流響應，光電流提高了19％。

5、液相沉積法（Liquid Phase Deposition, LPD）中，將TiO2納米管浸漬在(NH4)2TiF6及H3BO3的混合溶液中，加熱后液相沉積的速度非常快，30 min就可在納米管表面形成了一層 TiO2薄膜，隨著沉積時間的增加，薄膜內(nèi)部晶核長大形成TiO2晶粒。由于形成的TiO2薄膜較厚，光催化效率反而有所下降。用光響應最好的電極作為工作電極，選取包括葡萄糖在內(nèi)的五種有機物，配制一系列濃度有機物的硝酸鈉溶液，測試 TiO

6、2納米管電極對不同濃度有機物的光電流-時間曲線，從而得到凈電流與有機物理論COD之間的線性關(guān)系。制備的TiO2納米管的檢測上限為1.5mM。
　?。?）無需光照的電催化COD檢測Pt/TiO2電極的制備及性能研究。電催化氧化法作為一種“環(huán)境友好”技術(shù)，它具有其他處理方法不可比擬的優(yōu)越性，如反應條件溫和、無需紫外光照射，可在常溫常壓下進行，設備及操作比較簡單。將鈦絲負載的 TiO2納米管電極作為陰極，采用恒電流沉積的方法，將催化活性