基于氧化铜纳米棒修饰电极的废水化学需氧量高效检测新方法

针对传统化学需氧量(COD)检测方法耗时耗材、操作复杂等问题，研究人员开发了基于CuO纳米棒(CuONRs)与壳聚糖/全氟磺酸聚合物复合修饰的玻碳电极(Chit-CuONRs/GCE或Naf-CuONRs/GCE)。通过Box-Behnken响应面法优化电极基质，结合线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)等技术验证，该传感器展现出宽线性范围(葡萄糖标定)、低检测限及95.65%回收率，为废水COD快速检测提供了高效解决方案。

　　

水污染治理是21世纪全球面临的重大挑战，其中化学需氧量(COD)作为水质核心指标，其检测效率直接影响污染控制效果。传统重铬酸钾滴定法虽为金标准，却存在耗时（需2-4小时回流）、使用剧毒试剂（Cr₂
O₇
^2?
）等缺陷。更棘手的是，欧盟《水框架指令》对不同行业废水COD限值有严苛要求（如食品工业≤125 mg L^?1
），亟需发展快速、绿色的替代检测技术。

匈牙利Pannonia大学与罗马尼亚Babes-Bolyai大学的研究团队在《Inorganic Chemistry Communications》发表创新成果，通过将氧化铜纳米棒(CuONRs)与壳聚糖(Chit)或全氟磺酸(Nafion)聚合物复合，构建了新型无机-有机修饰电极。该研究采用Box-Behnken实验设计优化电极基质配比，结合透射电镜(TEM)表征纳米材料形貌，通过LSV、EIS和安培法系统评估电极性能。最终开发的Chit-CuONRs/GCE在pH 10介质中对葡萄糖氧化展现优异电催化活性，检测限较未优化电极显著降低，实际废水检测回收率达95.65%，与标准方法高度吻合。

关键技术包括：1) 醇相沉淀法制备CuONRs，TEM确认其纳米级棒状结构；2) 采用三因素三水平Box-Behnken设计优化电极修饰基质比例；3) 通过铁氰化钾探针的EIS测试评估电子转移效率；4) 以葡萄糖为模型分子建立LSV校准曲线；5) 实际废水样本与标准重铬酸钾法进行方法学比对。

【材料与试剂】部分显示，研究选用高纯度试剂如壳聚糖（蟹壳来源）、全氟磺酸聚合物等，确保电极修饰材料的可靠性。【形貌表征】通过TEM观察到CuONRs呈纳米级层状堆叠结构，宽度分布直方图显示主要集中于20-40 nm范围。【结论】证实CuONRs-壳聚糖基质在碱性条件下电催化效率优于全氟磺酸体系，响应面优化使线性范围扩展至0.5-200 mg L^?1
，且抗干扰能力强。【讨论】指出该电极的p型半导体特性与纳米结构协同作用，其表面丰富的活性位点显著提升有机物氧化效率，而壳聚糖的阳离子特性更利于污染物富集。

这项研究的意义在于：1) 开发出无需有毒试剂、检测时间缩短80%的COD传感器；2) 为纳米材料-生物聚合物复合电极设计提供新思路；3) 响应面法优化策略可推广至其他环境检测电极开发。作者Juan Hidalgo等特别强调，该方法在食品工业废水（COD限值125 mg L^?1
）等场景具有直接应用潜力，未来通过集成微流控技术有望实现现场实时监测。研究获得匈牙利NKFIH基金支持，体现了欧盟对绿色分析技术的重视。