[发明专利]一种泡沫镍自支撑的电极材料在检测磷酸氢根离子中的用途

说明书

本发明设计一种方便快捷、灵敏准确并且低成本的，可实时检测含磷废水中磷酸氢根离子（HPO₄^2‑）浓度的传感检测体系。本发明属于传感检测、水处理和低温电催化领域。本发明设计的传感检测体系是一种以经修饰的泡沫镍为自支撑工作电极，银氯化银（3摩尔KCl）为参比电极，碳棒为对电极的三电极体系。本发明是经一步水热法，形成了一种表面负载形态均一（纳米片状和三维花状）的水合氢氧化镍的泡沫镍片，用以检测含磷废水中磷酸氢根离子的浓度，并且表现出超强的稳定性和准确性。

技术领域

本发明涉及一种可用于实时检测含磷废水中磷酸氢根离子浓度的传感检测体系，属于传感检测、水处理和低温电催化领域。

背景技术

氮和磷是浮游类植物生长所必需的元素，而磷却是限制其生长的最关键因素，因为即使在含磷较低的淡水中，许多海藻可以通过固定大气中的氮来维持自身生长的需求却无法通过其他方式来获得磷元素。并且，磷的生物可利用性也是直接影响全球初级生产力水平的重要因素。然而，过量的磷又会造成水体富营养化，引发藻类或者其他浮游微生物的大量繁殖，使得水中的溶解氧含量大大降低，进而造成藻类、浮游生物以及水体生物的衰亡甚至灭绝。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用也会带来许多疾病。目前，在我国甚至全球因磷含量过高而引起的水质污染已经受到各国政府和群众的广泛关注。因此，水中磷含量的测定必然也会引起更多科研者的关注和兴趣。

在天然水或者污水中，磷主要以磷酸盐的形式存在。一般天然水中磷的含量不高，但随着工业化的不断发展，工业污水（如化肥、农药、洗涤、冶金厂）中磷含量往往超过国家水质标准。因此，严格检测并控制工业污水中磷的含量才是有效控制环境污染的重要渠道。目前，对于水质中磷酸根的检测存在着众多方法，如钼酸铵分光光度法、氯化亚锡还原钼蓝法、流动注射法以及微波消解法等。但此类方法试剂配制工作量大、测定操作步骤繁琐、检测周期长，运行成本高，干扰因素较多等缺陷已近无法满足现今环境监测工作中快速简便和实时在线的需求。

近年来，电化学检测法因其具有高灵敏度和选择性、宽线性范围、响应时间短、长时间稳定性和可多次重复使用性，以及易于实现实时在线检测和自动化控制等优点已经在环境分析和科研学术领域获得广泛的应用和深入研究。特别是可自支撑的电化学检测体系对下一步小型化、便携带、低成本的集成检测器件的研究和开发具有重大研究意义和开发前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种可自支撑的、表面负载纳米片状和三维花状的水合氢氧化镍的泡沫镍电极片，用以实时检测含磷废水中磷酸氢根离子的浓度，本发明还提供了这种自支撑泡沫镍电极片的制备方法。本发明将经处理后的泡沫镍作为可自支撑的工作电极并与碳棒（对电极），银氯化银（参比电极）组成的三电极体系形成一种用以检测溶液中磷酸氢根离子浓度的传感检测装置体系，其特征在于，一步水热法的修饰使得泡沫镍表面形成了两种（纳米片状和三维花状）形态均一的水合氢氧化镍，使得此电极片的选择性比未负载水合氢氧化镍的泡沫镍电极片的选择性更强，其较大的比表面积也大大提高了传感检测的灵敏度和检测范围。并且，以经修饰后的泡沫镍自身作为电极片（自支撑电极片）又可以避免很多不利因素带来的干扰，也非常有利于其检测性能的进一步提升。最重要的是，本发明设计的三电极体系非常适合方便小巧、实时在线的集成检测器件的开发研究。

本发明的第一个方面，提供了：

一种泡沫镍自支撑的电极材料，是以泡沫镍作为载体，在其表面负载有氢氧化镍。

在一个实施方式中，所述的氢氧化镍为纳米片状或者三维花状。

在一个实施方式中，泡沫镍孔隙率95%，厚度为1 mm，纯度≥99.97%，孔径200-500μm。

本发明的第二个方面，提供了：

泡沫镍自支撑的电极材料的制备方法，包括如下步骤：通过水热合成法在泡沫镍的表面生成氢氧化镍。