[发明专利]基于可见光响应型钒酸铋涂膜电极通过光电催化法测定水中COD的方法

说明书

本发明公开了一种基于可见光响应型BiVO₄涂膜电极通过光电催化法测定水中COD的方法，包括如下步骤：(1)以Bi(NO₃)₃·5H₂O作为铋源，NH₄VO₃作为钒源，以柠檬酸和尿素作为金属离子络合剂和燃烧剂，通过旋转涂膜法将前驱液负载在导电玻璃上后，采用溶液燃烧法制备BiVO₄涂膜电极；(2)选择有机物作为参照物，通过记录光电流变化，建立有机物氧化过程中转移的净电荷量(Q_net)校准曲线与重铬酸钾法测定的有机物COD_Cr的标准曲线。(3)通过测定实际水样中有机物氧化过程中转移的净电荷量(Q_net)，根据标准曲线得到实际水样中的COD数值。本方法测定的COD与重铬酸钾法具有很好的一致性，具有准确、灵敏、快速和环境友好的优点。

技术领域

本发明属于环境污染监测领域，尤其涉及可见光响应型电极测定水中COD 技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，我国水环境面临的形势日益严峻。化学需氧量(COD)可以用来代表水体有机污染的程度，因此生活用水和废水的化学需氧量测定是水质评价和污染控制的关键因素。传统化学需氧量的测定通常采用强氧化剂重铬酸钾氧化降解水体中还原性有机化合物。然而重铬酸钾法在实际测定中几个缺点：1)该方法涉及一个耗时的降解过程(2-4小时)，在高温和高压的强酸性介质中才能完全氧化有机物；2)它还需要昂贵的(Ag₂SO₄)、强腐蚀性(浓硫酸)和剧毒的试剂(Hg₂SO₄)；3)造成二次污染引起新的环境问题。分析时间长、实验条件要求苛刻的固有问题使该国标法不适合快速、现场监测COD。近年来在研究及实际应用中，寻求替代重铬酸钾法并满足及时性和环境友好性的新方法已经成为国内外研究的热点。

目前，光电催化法(Photoelectrocatalyticmethod，PEC method)测定COD 是环境监测领域的一个新的发展方向，通过PbO₂(Journal of Solid State Electrochemistry,2016,20:2179-2189；Electrochimica Acta,2015,176:1100-1107)、 BDD(ProcediaEngineering,2012,47:1117-1120；Electrochemistry Communications,2012,18:51-54)、Gold(Microchimica Acta,2015,182:515-522) 等电极采用电化学测定COD，具有快速、简单和成本低的优点，但上述电化学方法很难在短的时间内将有机化合物氧化。

另外一个研究方向以二氧化钛(TiO₂)为主，但TiO₂的禁带宽度(3.2eV) 导致了其只能响应紫外光照，使其在实际应用中存在诸多限制。且研究多聚焦于催化剂对电极的修饰、电信号的增敏、以及降低光生电子和空穴的重组来提高光催化效率，而鲜见可见光响应型光催化剂修饰电极用于COD测定的报道。钒酸铋(BiVO₄)是一种具有广泛用途的光电催化材料，并且在光电催化降解有机物方面也卓有成效，但目前尚未有利用BiVO₄做光电极测定水样COD的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的空白，提供一种基于可见光响应型BiVO₄涂膜电极通过光电催化法测定水中COD的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于可见光响应型BiVO₄涂膜电极通过光电催化法测定水中COD的方法，其特征在于，包括以下步骤：