CN111286751A - 一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制备方法及应用 - Google Patents

一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制备方法及应用，属于电化学技术领域。本发明涉及的新型电极材料具有核壳结构，氧化铱活性组元通过化学键作用力将氧化钌活性组元包覆起来形成纳米尺度的有序组装架构，调节氧化铱稳定性和氧化钌催化活性达到优势互补，避免了传统阳极涂层中钌活性组元选择性溶解脱落的缺陷，显著改善了低温条件下电极的稳定性，使用寿命大大延长。另外，该电极结构具有更多的电化学活性点数量，更大的电化学活性表面积，低温条件下析氯电流效率有所提高，尤其适用于低温海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理等。

Description

一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制 备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，该电极可用于电解海水防海生物污损装置、船舶压载水处理装置及次氯酸钠电解生产装置等，属电化学技术领域。
背景技术
电解海水防污技术是利用析氯活性阳极电解海水产生有效氯，有效氯可以击晕或杀死海生物及海生物的孢子和幼虫，从而达到防止海生物生长繁殖、附着的目的。电解海水防污技术具有安全可靠、管理方便、防污效果好、对环境无污染、较为经济等优点，广泛应用于滨海电厂的海水管路防污系统、船舶压载水处理系统等领域。在电解海水防污系统中，阳极是核心组成部件，它的使用性能和寿命直接决定防污效果。电解海水防污用阳极应具有高反应选择性，高电流效率，可在较高电流密度和较宽温度范围内高效、稳定的工作。钛基金属氧化物阳极是一种尺寸稳定型阳极，由钛基体上涂覆一层贵金属氧化物涂层构成，其本身具有耐腐蚀性好、消耗率低、电化学活性高、价格低廉等优点被广泛应用。目前电解海水防污工程中主要采用RuO2-SnO2、RuO2-TiO2等钌系金属氧化物阳极。
随着北极油气资源开发的不断深入和未来北冰洋航线的畅通，未来我国将大力发展极地船舶等海洋装备。极地气候环境极端恶劣，长年低温多冰。北极地区冬季时间长，温度在-43～-26℃之间，平均气温为-34℃，平均海水温度仅为0℃左右。另外，海水含氧量高，尤其是表层海水的溶解氧浓度远高于热带海域，苛刻服役工况对电解防污技术提出了更高的要求。在实际工程中发现，当海水温度低于10℃时，目前常用的钌系金属氧化物阳极电流效率急剧下降，电解槽槽压显著升高，同时对阳极造成不可恢复的破坏，使用寿命明显缩短，不能满足使用要求。文献【张胜健，海水温度对金属氧化物阳极强化电解失效行为影响，稀有金属材料与工程，2013,42(12)：2613-2617】分析了低温条件下RuO2-IrO2-SnO2阳极的强化电解失效行为及机理，电解海水过程中阳极析氯电位升高，析氯析氧反应选择性降低，易发生析氧副反应，破坏了氧化物涂层的固溶体结构，因此阳极失效主要是由于Ru活性组元的选择性溶解和涂层局部剥落导致。公开号为CN104005047B的中国专利发明了一种新型的电解低温海水防污用混合金属氧化物电极，包括电极基体和PtOx-SnO2-Co3O4多元混合贵金属氧化物涂层，该电极在低温海水条件下具有较好的析氯电流效率，较低的析氯电位，增强了电极的析氯析氧反应选择性，使用寿命有所延长，但涂层成分中Pt含量在50％以上，成本较高，不利于大规模推广应用。为了兼顾提高电解海水防污系统的广谱性和防污效果，要求金属氧化物阳极在低温海水条件下应当具有良好的应用性能，且性价比高，制备工艺简单。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述现有电解低温海水防污用阳极存在的不足，寻求设计制备一种低成本、高性能的电解海水防污用金属氧化物电极。该电极基于核壳结构，通过氧化铱(IrO2)有效包覆氧化钌(RuO2)纳米材料，避免传统阳极涂层中钌活性组元选择性溶解脱落的缺陷，综合利用氧化钌高催化活性和氧化铱高稳定性的特点，在保证电极具有较好析氯电流效率的基础之上，显著改善电极的稳定性，使用寿命明显延长，有利于提高低温条件下的电解海水防污效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
1、本发明提供一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，该电极材料由基体和基体表面涂覆的多元混合贵金属氧化物涂层构成，其中基体为阀金属钛，多元混合贵金属氧化物涂层为IrO2@RuO2粒子，所述IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构。
可选地，所述IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝(20-50)：(50-80)。
可选地，所述基体结构形状为网状、板状、管状或棒状。
可选地，所述阀金属钛在基体中的质量百分比纯度大于99％。
2、本发明另提供一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，包括1)对基体进行预处理，2)电极涂液的制备，3)电极的制备，其特征在于，电极涂液为IrO2@RuO2纳米涂液，所述IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构，IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝(20-50)：(50-80)。
可选地，步骤2)电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将4-6mM可溶性Ru3+盐磁力搅拌并水浴加热至70-90℃，取碱液缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在70-90℃水浴搅拌后，冷却至室温，离心水洗，并控制PH值为7，然后干燥，取出研磨，最后高温处理，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将RuO2纳米颗粒研磨，放入无水乙醇中超声分散，按照Ru：Ir摩尔比含量(20-50)：(50-80)，将可溶性Ir4+盐加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.2-0.4mol/L，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为11-13条件下搅拌，制得电极涂液。
可选地，步骤1)基体预处理是指：将基体表面进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得均匀的粗糙表面备用。
1.1)先将基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入草酸溶液中，在沸腾状态下进行表面刻蚀后清洗获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
可选地，步骤3)电极制备是指：将电极涂液涂刷于预处理后的基体表面，烘干后烧结、冷却，反复进行多次，直至涂层中金属氧化物载量达到5-8g/m2。
可选地，步骤3)中电极制备是指：将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中100℃-150℃干燥10-15min，然后在烧结炉中450℃-480℃下烧结10-15min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到5-8g/m2，最后一次涂刷、干燥后在450℃-480℃的马弗炉中烧结0.5-1.5h，获得电极材料。
3、将上述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料在电解温度低于10℃的海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理中的应用。
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制备方法及应用，与现有技术相比所产生的有益效果是：
本发明涉及的新型电极材料具有核壳结构，氧化铱活性组元通过化学键作用力将氧化钌活性组元包覆起来形成纳米尺度的有序组装架构，调节氧化铱稳定性和氧化钌催化活性达到优势互补，避免了传统阳极涂层中钌活性组元选择性溶解脱落的缺陷，显著改善了低温条件下电极的稳定性，使用寿命大大延长。另外，该电极结构具有更多的电化学活性点数量，更大的电化学活性表面积，低温条件下析氯电流效率有所提高。适用于低温海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理等。
附图说明
附图1是本发明的电极材料的TEM图。
具体实施方式
下面结合附图1，对本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料、其制备方法及应用作以下详细说明。
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，该电极材料由基体和基体表面涂覆的多元混合贵金属氧化物涂层构成，其中基体为阀金属钛，多元混合贵金属氧化物涂层为IrO2@RuO2粒子，所述IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构。
其中
IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝(20-50)：(50-80)。
基体结构形状为网状、板状、管状或棒状。
阀金属钛在基体中的质量百分比纯度大于99％。
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，其制备方法包括如下步骤：
1、对基体进行预处理
将基体表面进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得均匀的粗糙表面备用，具体地：
1.1)先将基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入草酸溶液中，在沸腾状态下进行表面刻蚀后清洗获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
2、电极涂液的制备
电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将4-6mM可溶性Ru3+盐磁力搅拌并水浴加热至70-90℃，取碱液缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在70-90℃水浴搅拌后，冷却至室温，离心水洗，并控制PH值为7，然后干燥，取出研磨，最后高温处理，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将RuO2纳米颗粒研磨，放入无水乙醇中超声分散，按照Ru：Ir摩尔比含量(20-50)：(50-80)，将可溶性Ir4+盐加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.2-0.4mol/L，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为11-13条件下搅拌，制得电极涂液。
3、电极的制备
将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中100℃-150℃干燥10-15min，然后在烧结炉中450℃-480℃下烧结10-15min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到5-8g/m2，最后一次涂刷、干燥后在450℃-480℃的马弗炉中烧结0.5-1.5h，获得电极材料。
可溶性Ru3+盐包括但不限于氯化钌、硝酸钌。
可溶性Ir4+盐包括但不限于氯铱酸、氯铱酸铵、氯化铱。
下面，以板状140mm×110mm×3mm的TA2工业纯钛板作为电极基体为例，对具体工艺参数及过程进行详细阐述。
实施例一
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，包括步骤如下：
1、基体预处理
1.1)采用板状140mm×110mm×3mm的TA2工业纯钛板作为电极基体，先采用粒度120μm的金刚砂对基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入10％(质量分数)草酸溶液中，在沸腾状态下保持2h进行表面刻蚀，取出后在去离子水中用超声波清洗10min，获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
2、电极涂液的制备
电极涂液为IrO2@RuO2纳米涂液，IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构，IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝30：70。
电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将1.30g RuCl3·3H2O溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌并水浴加热至80℃，取1MNaOH溶液1.2mL缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在80℃水浴搅拌1.5h后，冷却至室温，离心水洗至无氯离子存在，并控制PH值为7，然后80℃干燥4h，取出研磨，最后在马弗炉中高温处理，以4℃/min升温，280℃保持2h，取出空冷，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将0.18g RuO2纳米颗粒研磨20min，放入无水乙醇中超声分散2h，按照Ru：Ir摩尔比含量30：70，将H2IrCl6·6H2O加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.3mol/L，涂液体积为50mL，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为12条件下搅拌1.5h，制得电极涂液。
3、电极的制备
将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中120℃干燥12min，然后在烧结炉中460℃下烧结12min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到6g/m2，最后一次涂刷、干燥后在460℃的马弗炉中烧结1h，获得电极材料。
对比样制备：将氯铱酸、三氯化钌、四氯化锡按Ru：Ir：Sn摩尔比20:20:60加入到正丁醇溶剂中，涂液浓度为0.3mol/L，按照上述制备方法在预处理的钛基体上制备氧化物涂层，保证金属氧化物载量达到6g/m2，该电极作为本发明阳极材料的对比样。
实施例二
1、基体预处理：电极基体选择网状钛材，尺寸为100mm×100mm×3mm，采用和实施例1同样的方法依次进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得预处理的钛基体备用。
2、电极涂液的制备
2.1)RuO2纳米颗粒的制备：同实施例一。
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备：将0.18g RuO2研磨20min，放入20mL无水乙醇中超声分散2小时，按Ru：Ir摩尔比含量40：60将H2IrCl6·6H2O加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.3mol/L，涂液体积为50mL，在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为12条件下搅拌2小时，得到涂液。
3、电极制备：采用和实施例1同样的方法将涂液采用人工涂刷的方式涂覆在钛网上，依次进行烘干、烧结和空冷等操作步骤，直至金属氧化物载量达到6g/m2，获得电极。
实施例三
1、基体预处理：电极基体选择网状钛材，尺寸为100mm×100mm×3mm，采用和实施例1同样的方法依次进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得预处理的钛基体备用。
2、电极涂液的制备
2.1)RuO2纳米颗粒的制备：同实施例一。
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备：将0.18g RuO2研磨20min，放入20mL无水乙醇中超声分散2小时，按Ru：Ir摩尔比含量50：50将H2IrCl6·6H2O加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.3mol/L，涂液体积为50mL，在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为12条件下搅拌2小时，得到涂液。
3、电极制备：采用和实施例1同样的方法将涂液采用人工涂刷的方式涂覆在钛网上，依次进行烘干、烧结和空冷等操作步骤，直至金属氧化物载量达到6g/m2，获得电极。
实施例四
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，包括步骤如下：
1、对基体进行预处理
1.1)先采用粒度120μm的金刚砂对基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入10％(质量分数)草酸溶液中，在沸腾状态下保持2h进行表面刻蚀，取出后在去离子水中用超声波清洗10min，获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
2、电极涂液的制备
电极涂液为IrO2@RuO2纳米涂液，IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构，IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝20：80。
电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将1.05g RuCl3·3H2O溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌并水浴加热至70℃，取1MNaOH溶液1mL缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在70℃水浴搅拌1h后，冷却至室温，离心水洗至无氯离子存在，并控制PH值为7，然后70℃干燥5h，取出研磨，最后在马弗炉中高温处理，以5℃/min升温，300℃保持3h，取出空冷，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将RuO2纳米颗粒研磨，放入无水乙醇中超声分散，按照Ru：Ir摩尔比含量20：80，将H2IrCl6·6H2O加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.2mol/L，涂液体积为50mL，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为11条件下搅拌2h，制得电极涂液。
3、电极的制备
将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中100℃干燥10min，然后在烧结炉中450℃下烧结10min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到5g/m2，最后一次涂刷、干燥后在450℃的马弗炉中烧结0.5h，获得电极材料。
实施例五
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，包括步骤如下：
1、对基体进行预处理
1.1)采用板状140mm×110mm×3mm的TA2工业纯钛板作为电极基体，先采用粒度120μm的金刚砂对基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入10％(质量分数)草酸溶液中，在沸腾状态下保持2h进行表面刻蚀，取出后在去离子水中用超声波清洗10min，获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
2、电极涂液的制备
电极涂液为IrO2@RuO2纳米涂液，IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构，IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝50：50。
电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将1.56g RuCl3·3H2O溶解于100mL蒸馏水中，磁力搅拌并水浴加热至90℃，取1MKOH溶液1.5mL缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在90℃水浴搅拌2h后，冷却至室温，离心水洗至无氯离子存在，并控制PH值为7，然后90℃干燥4h，取出研磨，最后在马弗炉中高温处理，以6℃/min升温，350℃保持2h，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将RuO2纳米颗粒研磨，放入无水乙醇中超声分散，按照Ru：Ir摩尔比含量50：50，将H2IrCl6·6H2O加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.4mol/L，涂液体积为50mL，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为13条件下搅拌，制得电极涂液。
可选地，步骤1)基体预处理是指：将基体表面进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得均匀的粗糙表面备用。
3、电极的制备
将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中150℃干燥15min，然后在烧结炉中480℃下烧结15min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到8g/m2，最后一次涂刷、干燥后在480℃的马弗炉中烧结1.5h，获得电极材料。
为比较本发明的新型电极材料与传统RuO2-IrO2-SnO2阳极的区别，将对比样和实施例1、2和3所得到的电极材料进行了测试比较。采用透射电子显微镜(TEM)表征了电极材料的微观结构，测试了电极材料的析氯电位(ECl2)、电流效率(η)、槽压(CV)强化电解寿命(ALT)。
阳极析氯电位测试选择饱和NaCl溶液作为试验介质，试验温度为10℃，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，施加电流密度为2000A/m2。
阳极电流效率测试通过测量氧化物涂层阳极在一定体积的海水中电解一段时间所产生的有效氯含量，然后和理论产氯量(可由法拉第定律计算)相比而得。参照国标GB12176-90有效氯浓度的分析方法。选择天然海水作为试验介质，试验温度为10℃，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，施加电流密度选择0.5A/m2,电解时间10min后滴定测量电流效率。
强化电解寿命测试在10℃的天然海水中进行，混合金属氧化物电极为阳极，钛板为阴极，极间距为1cm，电解的恒定电流密度为5000A/m2，采用数字万用表记录电解过程中的槽压数据，规定槽压上升5V左右时的电解时间作为强化电解寿命。
图1为新型RuO2/IrO2电极的TEM照片，如图所示，该电极呈现典型的纳米核壳结构，内核由RuO2颗粒组成，外壳为IrO2颗粒。
本发明的新型RuO2/IrO2电极性能测试结果见表1。与对比样(RuO2-IrO2-SnO2阳极)相比，本发明的新型电极材料在低温条件下均具有优异的电化学性能和稳定性。在海水中的析氯电流效率在80％以上，析氯电位低于1.15V，在低温条件下阳极的析氯电催化活性明显提高；另外，与对比样强化寿命仅为42h相比，本发明的阳极强化电解寿命更长，表明在低温条件下阳极的稳定性得到显著改善。
表1新型RuO2/IrO2电极的性能测试结果
Figure BDA0001894466550000101
本发明的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，适用于低温海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理等。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，其特征在于，该电极材料由基体和基体表面涂覆的多元混合贵金属氧化物涂层构成，其中基体为阀金属钛，多元混合贵金属氧化物涂层为IrO2@RuO2粒子，所述IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，其特征在于，所述IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝(20-50)：(50-80)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，其特征在于，所述基体结构形状为网状、板状、管状或棒状。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料，其特征在于，所述阀金属钛在基体中的质量百分比纯度大于99％。
5.一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，包括1)对基体进行预处理，2)电极涂液的制备，3)电极的制备，其特征在于，电极涂液为IrO2@RuO2纳米涂液，所述IrO2@RuO2粒子为核壳结构，RuO2粒子为核，IrO2粒子包覆在RuO2表面形成壳结构，IrO2@RuO2粒子的组成摩尔比为Ru：Ir＝(20-50)：(50-80)。
6.如权利要求5所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)电极涂液采用涂液前驱体热分解法制备，包括：
2.1)RuO2纳米颗粒的制备
将4-6mM可溶性Ru3+盐磁力搅拌并水浴加热至70-90℃，取碱液缓慢滴加到上述溶液中以形成沉淀，在70-90℃水浴搅拌后，冷却至室温，离心水洗，并控制PH值为7，然后干燥，取出研磨，最后高温处理，制得RuO2纳米颗粒；
2.2)IrO2@RuO2粒子的制备
将RuO2纳米颗粒研磨，放入无水乙醇中超声分散，按照Ru：Ir摩尔比含量(20-50)：(50-80)，将可溶性Ir4+盐加入至上述溶液，然后通过添加正丁醇调整溶液中金属离子的摩尔浓度为0.2-0.4mol/L，最后在磁力搅拌下将氨水滴加到溶液中，保持pH值为11-13条件下搅拌，制得电极涂液。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)基体预处理是指：将基体表面进行喷砂、除油和草酸刻蚀处理，获得均匀的粗糙表面备用。
1.1)先将基体表面进行喷砂处理，后用蒸馏水冲洗，除去基体表面残留砂粒和金属屑；
1.2)再将冲洗后的基体放入丙酮中进行除油；
1.3)最后将除油后的基体放入草酸溶液中，在沸腾状态下进行表面刻蚀后清洗获得均匀的粗糙表面；
1.4)将步骤1.3)处理后的基体吹干后，放入无水乙醇中备用。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)电极制备是指：将电极涂液涂刷于预处理后的基体表面，烘干后烧结、冷却，反复进行多次，直至涂层中金属氧化物载量达到5-8g/m2。
9.根据权利要求5或6所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中电极制备是指：将电极涂液用毛刷涂刷在预处理后的基体上，首先在烘箱中100℃-150℃干燥10-15min，然后在烧结炉中450℃-480℃下烧结10-15min后取出空冷，反复涂覆、烘干、烧结和冷却步骤，直至金属氧化物载量达到5-8g/m2，最后一次涂刷、干燥后在450℃-480℃的马弗炉中烧结0.5-1.5h，获得电极材料。
10.权利要求1-4中任一项所述的一种基于核壳结构的钌铱系钛基金属氧化物电极材料在电解温度低于10℃的海水析氯环境下电解海水防污、电解生产次氯酸钠及船舶压载水处理中的应用。
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