鈦絲基TiO2納米管電極的制備和修飾及其在化學(xué)需氧量檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、人類社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染也日益嚴(yán)重?；瘜W(xué)需氧量是水質(zhì)檢測(cè)的重要指標(biāo)，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(jī)污染物，再滴定剩余氧化劑物質(zhì)的量來計(jì)算化學(xué)需氧量。分析COD耗時(shí)長(zhǎng)、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(shí)用價(jià)值。本論文以構(gòu)筑鈦絲負(fù)載TiO2納米管陣列復(fù)合電極為主要研究對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)納米管結(jié)構(gòu)光催化薄膜在化學(xué)需氧量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)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(fù)合電極，并將該電極用于電催化檢測(cè)化學(xué)需氧量的應(yīng)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(zhǎng)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(zhǎng)更長(zhǎng)的納米管。采用NH4F-乙二醇體系，將氧化電壓分別設(shè)為20V、30V和40V，氧化時(shí)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(shí)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(zhǎng)更細(xì)，排列也更加緊密。紫外光照射下的光電流測(cè)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(yīng)。

4、>　?。?）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(jī)物質(zhì)，從而提高降解率。實(shí)驗(yàn)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(yīng)，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?？欤?0 min就可在納米管表面形成了一層 TiO2薄膜，隨著沉積時(shí)間的增加，薄膜內(nèi)部晶核長(zhǎng)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(yīng)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(jī)物，配制一系列濃度有機(jī)物的硝酸鈉溶液，測(cè)試 TiO

6、2納米管電極對(duì)不同濃度有機(jī)物的光電流-時(shí)間曲線，從而得到凈電流與有機(jī)物理論COD之間的線性關(guān)系。制備的TiO2納米管的檢測(cè)上限為1.5mM。
　　（3）無需光照的電催化COD檢測(cè)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(yīng)條件溫和、無需紫外光照射，可在常溫常壓下進(jìn)行，設(shè)備及操作比較簡(jiǎn)單。將鈦絲負(fù)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