[发明专利]基于泡沫塑料超级纳米碳电极的单室型BOD传感器装置及制备方法

摘要

本发明设计一种基于泡沫塑料超级纳米碳电极的单室型BOD传感器装置及制备方法。传感器阴极由催化层、泡沫镍和扩散层组成，阳极由催化层和泡沫镍组成，阴、阳级催化层材料均为泡沫塑料超级纳米碳；以泡沫塑料超级纳米碳为催化剂，采用压片法制作泡沫塑料超级纳米碳‑PTFE阳极和泡沫塑料超级纳米碳‑PDMS空气阴极；本发明构建的泡沫塑料超级纳米碳电极BOD传感器以泡沫塑料超级纳米碳作为电极材料，制备过程简单，不需要贵金属催化剂、质子交换膜、电子介体或者动力装置，运行成本低。相比其他贵金属催化电极，使用质子交换膜或者曝氧装置的燃料电池型BOD传感器测定范围大，更易于大规模开发利用。

主权项

1.基于泡沫塑料超级纳米碳电极的单室型BOD传感器；其特征是阴极由催化层、泡沫镍和扩散层组成，阳极由催化层和泡沫镍组成，阴极、阳极催化层材料均为泡沫塑料超级纳米碳；用钛线横穿传感器阳极，置于传感器内腔封闭的一端；将阴极的催化层作为接触水的一面安装在传感器的另一端，阴极的钛线置于泡沫塑料超级纳米碳‑PTFE空气阴极的扩散层一面并且需要接触泡沫镍；制备方法步骤如下：(1)制备泡沫塑料超级纳米碳：称取泡沫塑料，然后在氮气氛围下、温度为150～350℃的条件下煅烧10～20min得到黑色粉状，然后加入氢氧化钾，在常温下条件下搅拌1h，然后在120℃条件下干燥，将产物在氮气氛围下热处理2h，得到产物；(2)制备传感器阴极：分别制备气体扩散层和催化层，将二者叠加在一起，用压片机压成厚度为0.6mm的薄片，在350℃下箱式电阻炉中恒温烧结20min，完成了传感器阴极的制备；(3)制备传感器阳极：将泡沫塑料超级纳米碳粉，加入丙酮将其浸没，在室温下对其超声分散得到纳米碳，然后按照纳米碳和60％PTFE乳液质量比6:1的比例滴加PTFE乳液均匀混合后，在80℃恒温水浴中进行蒸发干燥；最后将混合物叠加在泡沫镍上使用压片机中压成厚度为0.5mm的传感器阳极；(4)组装传感器：用螺母固定长方体有机玻璃腔体、阳极和阴极，以钛线分别连接阴极和阳极，并在阴、阳极之间连接1000Ω的电阻，组装完成了BOD传感器。