CN110294517A - 一种高稳定性类电芬顿电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法。所述方法采用光敏树脂将催化材料固定于基底电极表面；包括：(1)将基底电极的表面分成若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域涂催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化区域的一面和基底电极接触，另一面裸露；(2)紫外灯照射，光敏树脂初步固化，压实；(3)紫外灯照射，光敏树脂完全固化，催化材料被固定在基底电极上，得到高稳定性且电催化性能良好的催化材料修饰电极。本发明所述方法制备得到的电极具有机械强度高，耐腐蚀性好，电化学活性好。

Description

一种高稳定性类电芬顿电极及其制备方法
技术领域
本发明属于水处理技领域，具体涉及一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，该方法用于催化类电芬顿反应的复合电极的制备。
背景技术
高级氧化技术以生成羟基自由基为目的，可实现难降解有机物的矿化降解，具有高效、环保、矿化程度高等优点，多用于处理工业水中的难降解有机污染物。目前，高级氧化技术与非均相电催化结合，发展出了非均相类电芬顿技术。该技术所使用的电催化材料需要附着在基底电极表面制成修饰电极来发挥它的电催化作用，提高了电催化效率，且省略催化剂的分离步骤，同时有效避免了铁泥的生成，能够明显降低高级氧化技术的成本。但是目前仍缺少可工业化的方法和材料能将催化材料牢固地固定到电极表面，并在含有腐蚀性物质的工业废水中长期安全稳定运行。之前有研究用萘酚胶或聚四氟乙烯等有机粘合剂来固定催化材料，制备出的电极虽具有较高的电化学活性，但在废水处理中有机粘合剂的粘性会逐渐降低，因此用这些方法制备出的电极在工业水处理中难以长期使用。
采用固定材料将电催化材料修饰到电极的过程同样具有挑战性。当催化剂被固定材料包裹时，一方面，催化材料不能与基地电极紧密接触，无法实现良好的电荷传输；另一方面，催化材料不能与反应物接触，无法实现传质，造成电催化材料活性减弱甚至活性完全消失。因此，固定方法也是实现电化学修饰电催化活性的关键步骤。
发明内容
针对现有技术缺少制备高稳定性类电芬顿电极的方法，且现有技术得到的修饰电极机械强度、耐腐蚀性差，电催化材料活性降低本的缺点，本发明提供一种高稳定性类电芬顿电极及其制备方法，利用 3D打印的原理，采用光敏树脂来固定催化材料。以催化材料选用TiO2/ 石墨复合材料为例，采用本发明所述方法能够制备获得高稳定性、耐腐蚀性优良，且兼具良好电化学活性的TiO2/石墨复合材料修饰电极。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，采用光敏树脂将催化材料固定于基底电极表面；所述方法包括：
(1)将基底电极的表面分成若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域撒上颗粒状催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化材料的一面和基底电极接触，另一面裸露；
(2)紫外灯照射，光敏树脂初步固化，压实；
(3)紫外灯照射，光敏树脂完全固化，催化材料被固定在基底电极上，得到高稳定性且电催化性能良好的催化材料修饰电极。
进一步地，每一个催化区域沿固定区域边界至催化区域中心的纵向深度小于3mm；
所有催化区域的总面积和所有固定区域总面积之比为(1.5～8)：1。
进一步地，步骤(2)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间0.5-1.5小时，压实采用的压力为1-2kPa；
步骤(3)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间2-3小时。
进一步地，在所述固定区域预涂光敏树脂的量为0.1-0.3L/m2，在所述催化区域涂催化材料的量为0.05-0.15kg/m2。
进一步地，所述催化区域和所述固定区域为间隔设置的条带状；
每一个条带状固定区域的宽度为3-10mm；
每个条带状催化区域的宽度等于条带状催化区域两侧两个相邻固定区域的间隔宽度，为2-6mm。
进一步地，所述光敏树脂采用LCD通用刚性光敏树脂、或DLP 型光敏树脂；
所述催化材料为TiO2/石墨复合材料或其他需要固定于电极表面用于非均相高级氧化的电催化材料。
进一步地，在步骤(1)中，在预涂光敏树脂时，采用移液枪将光敏树脂均匀地涂抹在基底电极的固定区域；
将催化材料撒在催化区域时，催化材料和固定区域光敏树脂的边沿接触。
进一步地，所述催化材料为固态颗粒装，粒径小于50μm。
一种高稳定性类电芬顿电极，包括：基底电极、催化材料、光敏树脂；
所述基底电极表面包括若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；
制备高稳定性类电芬顿电极时，首先在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域撒上颗粒状的催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化材料的一面和基底电极接触，另一面裸露；通过紫外灯照射固化光敏树脂，催化材料被光敏树脂固定在基底电极上，获得所述高稳定性类电芬顿电极。
进一步地，在3mol/L的强酸强碱溶液中放置3h，所述高稳定性类电芬顿电极的表面光敏树脂和催化材料脱落或开裂面积小于修饰总面积的5％，而其余部分催化材料和光敏树脂仍较牢固地附着在电极表面。
本发明采用光敏树脂作为固定催化材料的原因为：光敏树脂一般为液态，由聚合物单体与预聚体组成，其中加有光(紫外线)引发剂，在一定波长的紫外光照射下会发生聚合反应从而完成固化，此固化过程常用于3D打印机制作模型材料。固化后的光敏树脂的强度、稳定性优势明显，因此常用于制作高强度、耐高温、防水的材料。经过测试发现，光敏树脂相比于有机粘合剂其化学性质更稳定，机械强度更高，更耐储存，耐腐蚀性也更好，而且光敏树脂无毒无害，便于存储，是固定非均相类芬顿技术的催化材料的理想材料，经过测试光敏树脂中LCD-N型光敏树脂的性能最佳。
本发明的有益技术效果：
1)本发明提供的制备电化学修饰电极的方法，得到的电极具有机械强度高，耐腐蚀性好，电化学活性好，制备方法具有操作简单、可控性强，易于实现工业化的特点。
2)采用本发明所述方法制备获得的催化电芬顿反应的TiO2-石墨复合电极性质稳定，优化了传统电芬顿体系中需要投加均相Fe2+/Fe3+催化剂、pH调节剂以及会生成铁泥等诸多问题。相较于传统电芬顿体系，所需设备、条件相对简单，操作方便，本发明需要控制和调整的主要参数是电压、电流等易于程序自动控制的内容，优点明显。
3)采用本发明所述方法制备获得的催化电芬顿反应的TiO2-石墨复合电极拥有较好的耐酸碱腐蚀性，在3mol/L的强酸强碱溶液中放置3h其表面光敏树脂和催化材料脱落或开裂面积小于总修饰面积的 5％，而其余大部分催化材料和光敏树脂仍较牢固地附着在电极表面。实际上，类电芬顿反应体系不会在如此的强酸强碱环境中进行，因此，此电极的耐腐蚀性足以支撑应用于工业水处理的环境要求。
4)本发明所述方法用于催化类电芬顿反应的TiO2-石墨复合电极制作成本低廉，并且不会对环境造成污染。
附图说明
图1为本发明实施例中光敏树脂及催化材料涂抹方式示意图。
图2为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰的石墨电极在有氧和无氧条件下的循环伏安曲线对比。
图3为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰电极的表面体显微镜放大照片。
图4为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰电极在3mol/L硫酸溶液中放置3h后的表面体显微镜放大照片。
图5为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰电极在3mol/L氢氧化钠溶液中放置3h后的表面体显微镜放大照片。
图6为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰电极产生羟基自由基的浓度与反应时间的关系图。
图7为本发明实施例中TiO2-石墨复合材料修饰电极降解盐酸四环素实验中盐酸四环素溶液的吸光度与反应时间的关系图，以同等条件下普通石墨电极降解盐酸四环素溶液的吸光度变化作为对比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
针对现有技术缺少制备高稳定性类电芬顿电极的方法，且现有技术得到的修饰电极机械强度、耐腐蚀性差，电催化材料活性降低的缺点。本发明提供一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，利用3D打印的原理，采用光敏树脂为粘合剂，将催化材料固定于基底电极表面。所述方法具体包括：
(1)将基底电极的表面分成若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域涂催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化区域的一面和基底电极接触，另一面裸露；
(2)紫外灯照射，光敏树脂初步固化，压实；
(3)紫外灯照射，光敏树脂完全固化，催化材料被固定在基底电极上，得到高稳定性且电催化性能良好的催化材料修饰电极，即制备获得所述高稳定性类电芬顿电极。
在具体实施例的步骤(1)中，每一个催化区域沿固定区域至催化区域中心的纵向深度小于3mm；所有催化区域的总面积和所有固定区域总面积之比为：(1.5～8)：1
如图1A-C所示，为基底电极表面催化区域和固定区域划分方式示意图。如图1A：所述催化区域和所述固定区域为间隔设置的条带状；每一个所述固定区域的宽度为3-6mm；每个催化区域的宽度等于所述催化区域两侧两个相邻固定区域的间隔宽度，为4-6mm。图 1B中固定区域与催化剂区域的面积相近，都为边长4-6mm的正方形；图1C中固定区域和催化区域为依次套设的回字形区域，固定区域的平均宽度为3-6mm，催化区域最外层平均宽度为2-3mm,催化区域的其他区域的平均宽度为4-6mm。基底电极表面催化区域和固定区域划分方式并不局限于上述列举的几种方式，只要满足固定区域的光敏树脂能够对催化区域的催化材料起到固定作用即可。
在具体实施例的步骤(2)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间0.5-1.5小时，压实采用的压力为1-2kPa；压实的过程能够提高催化材料与电极表面的接触面积，降低催化材料之间的电子传输阻力。
步骤(3)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间2-3小时。该步骤能够使电极表面的光敏树脂完全固定。
优选地，所述方法还包括步骤(4)：步骤(3)完成后，检查电机表面是否有催化材料固定不牢固的部分，如果没有，结束制备过程；如果有，将固定不牢固的催化材料去除，在去除的区域重复步骤(1) -(3)，以将去除催化材料的区域，牢固固定上催化材料。
在具体实施例中，在所述固定区域预涂光敏树脂的量为0.1-0.3 L/m2，在所述催化区域涂催化材料的量为0.05-0.15kg/m2。光敏树脂材料涂过量，会浸没催化材料，使催化材料无法裸露，在使用过程中将隔断催化剂与反应物之间的传质过程。光敏树脂过少，固定区域不牢固，光敏树脂固化后会出现修饰层脱皮的现象。
在具体实施例中，所述光敏树脂采用LCD通用刚性光敏树脂、或DLP型光敏树脂；
优选地，在本实施例中，可以采用KCAMEL公司生成的型号为 LCD-N型号的光敏树脂，其优点在于固化程度和硬度都较高、耐酸碱腐蚀性好、粘度低、流动性好、性质稳定且无毒无害。
所述催化材料为TiO2/石墨复合材料或其他需要固定于电极表面用于催化非均相高级氧化的电催化材料，亦可用于其他机械强度要求高的电催化材料在电极表面的固定。
其中，所述TiO2-C复合材料由钛酸丁酯、石墨粉和硝酸混合制成，其具体制备方法如下：
1)将15mL钛酸丁酯溶于45mL无水乙醇中，加入5g石墨粉，配成A溶液；
2)将6mL去离子水和1.2mL(65-68)％的硝酸加入45mL无水乙醇中，配成B溶液；
3)将B溶液逐滴加入A溶液中，直至反应体系成为不能流动的凝胶体系，得凝胶；
4)将凝胶105℃下恒温干燥8h，研磨；
5)管式炉500℃下煅烧两小时，得到粉末状的TiO2-C复合材料。
在具体实施例中，上述步骤(1)中，在预涂光敏树脂时，采用移液枪将光敏树脂均匀地涂抹在基底电极的表面；采用移液枪进行移液、涂抹，能够精确控制光敏树脂用量；光敏树脂的量过多会导致 TiO2-C催化材料被光敏树脂覆盖，在电化学反应过程中影响催化材料与反应物之间的传质，对氧气的响应程度降低，过少会导致TiO2-C 催化材料不能被牢固地粘连在石墨电极表面。
将催化材料撒在催化区域时，催化材料和固定区域光敏树脂的边沿接触。其中，催化材料和固定区域光敏树脂的边沿接触。其中，催化材料和固定区域光敏树脂的边沿接触，能够保证光敏树脂在表面张力作用下，通过毛细作用下填充到催化材料的间隙中，有利于后续紫外线照射固化后将催化材料更为牢固地粘连在石墨电极表面；并且当光敏树脂固化后，催化材料的一面和电极接触，且另一面裸露，以保证后续的电催化反应过程中良好的催化活性。催化材料为固态颗粒装，粒径小于50μm。
在具体实施例中，所述基底电极的电极材料选用耐酸碱、电化学稳定的材料；所述基底电极的厚度为2mm以上，以保证电极板的机械强度。具体地，所述基底电极选用石墨板或钛板；且在实验室所用的电极规格可以是18mm×18mm。
本发明还提供一种高稳定性类电芬顿电极的实施例，采用上述放到制备，所述高稳定性类电芬顿电极包括：基底电极、催化材料、光敏树脂；
所述基底电极表面包括若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；
制备高稳定性类电芬顿电极时，首先在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域涂催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化材料的一面和基底电极接触，另一面裸露；通过紫外灯照射固化光敏树脂，催化材料被光敏树脂固定在基底电极上，获得所述高稳定性类电芬顿电极。
在3mol/L的强酸强碱溶液中放置3h，所述高稳定性类电芬顿电极的表面仅有少于5％的部分光敏树脂和催化材料脱落或开裂，而其部分催化材料和光敏树脂仍较牢固地附着在电极表面。
实施例1
本实施例提供一种以光敏树脂为粘合剂，制备高稳定性类电芬顿电极的方法，所述方法借助液体之间因表面张力而相互吸引的性质，先将光敏树脂按照图1的方式均匀涂到的石墨电极上，一共涂四排，每排用量9μl，每两排中间隔有一小段距离；再在中间的间隙均匀地涂上TiO2-C催化材料粉末，然后将此石墨电极加工过的这一面放在36W的紫外灯下照射约1h。在紫外灯照射期间，TiO2-石墨催化材料两边的液体形态的光敏树脂会因其表面张力在毛细作用下向TiO2-石墨催化材料的孔隙中渗透；待此部分光敏树脂在紫外光的照射下凝固后会牢固地将催化材料固定在石墨电极表面，同时催化材料裸露，光敏树脂不会覆盖到催化材料的上面来阻断其与氧气接触，并且TiO2- 石墨催化材料底部与石墨电极的接触良好。紫外灯照射1h后，检查石墨电极表面是否有催化材料固定不牢固的部分，如有，需轻轻地将此部分的催化材料抹去，然后用同样的方法，以同样的比例涂上光敏树脂并重新撒上催化材料，用紫外灯再照射2-3h则可使电极各处的光敏树脂彻底凝固。之后再用同样的方法加工石墨电极的另一面；制备获得TiO2-石墨复合材料修饰电极。
其中，所选用紫外灯的功率为36W；光敏树脂为LCD通用刚性光敏树脂，其型号为KCAMEL公司的LCD-N型号的光敏树脂；石墨电极厚度为2mm，实验室所用电极规格为18mm×18mm。在涂抹光敏树脂前需在石墨电极边缘打孔并与钛丝绑定，以方便其使用时与电解池相连。
对采用实施例1方法制成的TiO2-石墨复合材料修饰电极的电化学活性进行测试：
将TiO2-石墨复合材料修饰电极作为工作电极，普通石墨电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，扫描范围-1.5V vsAg/AgCl—1V vs Ag/AgCl组成三电极体系，用CHI760E电化学工作站控制电信号的输入和输出。水溶液为7.1g/L的硫酸钠溶液100mL，用3mol/L硫酸和氢氧化钠溶液调节溶液的pH至3.0,，水溶液曝氮气15min得到无氧的电解质溶液，曝氧气15min得到有氧的电解质溶液，分别在有氧、无氧的水溶液中进行循环伏安扫描，扫速50mV/S，得到的循环伏安图如图2所示。
由图2可以看出，TiO2-石墨复合材料修饰的石墨电极在有氧条件下与无氧条件下的循环伏安曲线比较，在-0.4V至-1.2V的电位范围内有明显的O2还原峰，推测此区间代表电极表面可发生氧还原反应的电压。因此，此TiO2-石墨复合电极在阴极氧还原过程中表现出了良好的催化活性，其具有阴极间接催化氧化即类电芬顿反应的可行性。
对实施例1制成的TiO2-石墨复合材料修饰电极的产生羟基自由基的能力进行测试：
用去离子水配制7.1g/L的硫酸钠溶液100mL，加入0.0276g水杨酸作为探针化合物，将溶液搅拌至均匀。用3mol/L硫酸和氢氧化钠溶液调节溶液的PH至3.0，取空白样。然后以此溶液为电解质溶液，TiO2-石墨复合电极为工作电极，普通石墨电极为对电极，甘汞电极为参比电极，组成三电极体系，用CHI760E电化学工作站选择 -0.65V下的恒电压i-t曲线(Amperometric i-t Curve)进行通电，同时以450r/min的转速持续搅拌电解质溶液。每15分钟取一次样，共反应45min。在反应期间要持续向电解质溶液中通入氧气。
将样品通过0.22μm水系滤膜后于液相色谱仪中检测其出峰时间及峰面积，依据数2,5和2,3-二羟基苯甲酸浓度的标准曲线来推算出样品的羟基自由基浓度。绘制复合电极产生羟基自由基的浓度与反应时间的关系图，其结果如图6所示，可见在50分钟的电解过程中，羟基自由基浓度逐渐积累至17mg/L。
对实施例1制成的TiO2-石墨复合电极进行耐酸碱腐蚀性测试：
配制3mol/L的硫酸溶液和氢氧化钠溶液，将此TiO2-石墨复合电极分别浸入溶液中，放置3h，将电极取出，用少量蒸馏水清洗，晾干。然后用高倍镜观察和分析这些TiO2-石墨电极表面的形貌结构，并拍照记录。图3是：新制备的TiO2-石墨电极表面的形貌，图4和图5分别为TiO2-石墨复合电极经过硫酸和氢氧化钠溶液处理后的表面行貌结构。
由图4可以看出，在3mol/L的硫酸溶液中浸泡3h后电极表面有少部分光敏树脂和催化材料脱落或松动，而其余大部分催化材料和光敏树脂仍较牢固地附着在电极表面；由图5可以看出3mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡3h后电极表面有部分出现较大的裂口，而其它部分仍旧比较正常。因此用LCD-N型光敏树脂做出的TiO2-石墨电极可以在强酸强碱溶液环境中短时间内维持一个较稳定的状态，随着时间的延长其表面会开始产生小部分的变形、开裂。考虑到类电芬顿反应体系不会在强酸强碱环境中进行，其反应条件相对温和，此电极的耐酸耐碱性足以抗拒暂时的突发状况，不致发生破坏性的变形而丧失其催化作用。
利用实施例1制成的TiO2-石墨复合电极降解废水中盐酸四环素的方法：
(1)配制50mg/l的四环素溶液100ml，加入0.71g无水硫酸钠并用3mol/l硫酸调节溶液的PH至3.0(此处不可用氢氧化钠溶液)。向调制好的溶液中曝氧气15-20min，用规格为10μL的移液枪加入 30％的过氧化氢溶液12.7μL，搅拌至均匀。
(2)将此TiO2-石墨复合电极作为工作电极连与CHI760E工作站相连，Ag/AgCl电极作为参比电极，普通石墨电极作为对电极。用 CHI760E电化学工作站选择-0.65V下的恒电压i-t曲线(Amperometric i-t Curve)进行降解。
在酸性条件下，在电极体系的阴极前会发生两个电子的氧还原反应，由此逐渐产生和积累H2O2，随后H2O2在催化材料的存在下生成具有无选择性的强氧化降解特性的羟基自由基(·OH)，以此来降解很多常规方法难以降解的盐酸四环素，并诱导更多的活性氧对其进行降解。此氧化过程为链式反应，·OH的产生是链的开始，其他活性氧和反应中间体形成链的节点，各个活性氧被消耗以后，反应链终止。
四环素的的分子为C22H24N2O，以下为盐酸四环素结构式。
非均相类芬顿反应反应会将难降解的有机物降解成小分子的有机物，·OH对四环素氧化首先是将苯环打开，氧化成小分子物质，再进一步氧化，最终将其氧化成CO2和H2O，其最终反应式为：
C22H24N2O+·OH→CO2+H2O
直至废水中的四环素降解过程完成，关闭电化学工作站。
降解过程中盐酸四环素溶液的吸光度与反应时间的关系图如图7 所示，以同等条件下普通石墨电极降解盐酸四环素溶液的吸光度变化作为对比，对比两条曲线可知TiO2-石墨复合电极对盐酸四环素的降解速率是未经处理的石墨电极的1.8倍，其降解速度有明显的提升。
在TiO2-石墨复合电极的反应体系中，过氧化氢在TiO2的催化作用下生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，而羟基自由基会加速盐酸四环素的降解。外加过氧化氢的目的是让反应体系一开始就能保持一个较快的降解速度。而在体系的阴极，电子的氧还原反应可源源不断地产生H2O2，来补充消耗，因此TiO2-石墨复合电极的降解速度随着时间的推移并没有出现较大的变化。
此降解盐酸四环素的方法可被应用于水处理领域来降解染料、抗生素类物质等有机污染物。在实验过程中可以选用石墨电极的规格仅为18mm×18mm，在工厂进行有机废水的处理时可根据实际情况酌情按比例增大电极的面积，以使电极上有更多TiO2-石墨催化材料的附着面积来增大催化剂的用量，从而加快降解速度。

Claims (10)

1.一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，采用光敏树脂将催化材料固定于基底电极表面；所述方法包括：
(1)将基底电极的表面分成若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域撒上颗粒状催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化材料的一面和基底电极接触，另一面裸露；
(2)紫外灯照射，光敏树脂初步固化，压实；
(3)紫外灯照射，光敏树脂完全固化，催化材料被固定在基底电极上，得到高稳定性且电催化性能良好的催化材料修饰电极。
2.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，每一个催化区域沿固定区域边界至催化区域中心的纵向深度小于3mm；
所有催化区域的总面积和所有固定区域总面积之比为(1.5～8)：1。
3.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间0.5-1.5小时，压实采用的压力为1-2kPa；
步骤(3)中，紫外灯的功率在2-4kW/m2，照射时间2-3小时。
4.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，在所述固定区域预涂光敏树脂的量为0.1-0.3L/m2，在所述催化区域涂催化材料的量为0.05-0.15kg/m2。
5.根据权利要求1或4所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，所述催化区域和所述固定区域为间隔设置的条带状；
每一个条带状固定区域的宽度为3-10mm；
每个条带状催化区域的宽度等于条带状催化区域两侧两个相邻固定区域的间隔宽度，为2-6mm。
6.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂采用LCD通用刚性光敏树脂、或DLP型光敏树脂；
所述催化材料为TiO2/石墨复合材料或其他需要固定于电极表面用于非均相高级氧化的电催化材料。
7.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，在预涂光敏树脂时，采用移液枪将光敏树脂均匀地涂抹在基底电极的固定区域；
将催化材料撒在催化区域时，催化材料和固定区域光敏树脂的边沿接触。
8.根据权利要求1所述一种高稳定性类电芬顿电极的制备方法，其特征在于，所述催化材料为固态颗粒装，粒径小于50μm。
9.一种高稳定性类电芬顿电极，其特征在于，包括：基底电极、催化材料、光敏树脂；
所述基底电极表面包括若干个催化区域和至少一个固定区域，每个催化区域和至少一个固定区域相邻；
制备高稳定性类电芬顿电极时，首先在所述固定区域预涂光敏树脂，在所述催化区域撒上颗粒状的催化材料，光敏树脂在毛细作用下填充到催化材料的孔隙中，催化材料的一面和基底电极接触，另一面裸露；通过紫外灯照射固化光敏树脂，催化材料被光敏树脂固定在基底电极上，获得所述高稳定性类电芬顿电极。
10.根据权利要求9所述一种高稳定性类电芬顿电极，其特征在于，在3mol/L的强酸强碱溶液中放置3h，所述高稳定性类电芬顿电极的表面光敏树脂和催化材料脱落或开裂面积小于修饰总面积的5％，而其余部分催化材料和光敏树脂仍较牢固地附着在电极表面。
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