CN112093860A - 一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极及其制备方法和应用，于电化学催化氧化电极制备技术领域。本发明利用电磁体产生的磁力将微米或纳米尺度的磁性二氧化锡颗粒副电极吸引负载于二维钛基二氧化铱主电极片上，组成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。其中，副电极在主电极上的结合状态可随电磁力的改变而改变，具有的电极性能原位可调性和电极材料原位可回收更新性。本发明制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极相比传统电极具备了较高的有机物降解效率和稳定性、以及较低的材料与运行成本。此外，本发明实验条件要求较低，工艺过程容易控制，所得到的新型电极适合应用于大规模工业废水降解处理，尤其是复杂多变废水的处理。
Description
技术领域
本发明属于电化学催化氧化电极制备技术领域，具体涉及一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极及其制备方法和应用。
背景技术
水是地球上非常珍贵的资源，也是人们的生命之源。而水资源短缺的问题也随着人类文明前进的脚步日益明显。其中水污染就是一个导致水资源短缺的重要原因。自社会工业化发展以来，水污染的问题日益严重，污水排放量越来越大，成分和性质越来越复杂，水污染的危害也越来越明显。高色度气味废水污染，有机物污染，无机物污染，有毒物质污染，油污染，微生物污染等。污水的排放不仅直接或者间接地影响着人们自身的日常生活，而且在危害着环境，危害着其他生命，危害着生态系统。因此污水的处理，有害物质的降解问题迫在眉睫。处理再利用工业和生活污水，不仅可以防止生态环境的破坏，还可以扩大水资源利用，从一定程度上解决水资源短缺的问题。高级氧化技术在水处理方面由于能使大部分有机物矿化或分解，具有很大的优势。高级氧化技术可分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。电化学氧化由于对污染物有很好的去除效果且环保，因而有很广阔的应用前景。
电化学氧化可分为直接电解氧化和间接电解氧化，是通过电池来完成电和化学反应的相互作用。而在电解处理污水的过程中，阳极材料的性能由于其处于强氧化性的恶劣环境下相比于阴极是很重要的。因此阳极材料的选择是十分关键的。如今阳极材料已经发展的多种多样，也不再是固定的某种单一材料了。二维材料中出现了许多掺杂类阳极材料。其中对SnO2进行适当掺杂元素锑(Sb)后得到的Sb-SnO2材料由于其电导率的大幅度提高以及本身优异的有机物电化学氧化选择能力而得到广泛关注。但SnO2的寿命不佳的问题始终没有得到根本上的解决。钛基二氧化铱及其衍生电极因为具有较好的电催化活性和较长的寿命，现已广泛应用于电解水和电化学废水处理的研究和应用之中。但其析氧活性高，副反应强。
废水成分复杂多样，且对电极有一定的选择性。而单一的电极材料无法同时针对水中各类有机物进行降解。现有的二维材料总是难以同时满足多个条件，而三维材料则实验条件要求较高，难以回收利用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极及其制备方法和应用。本发明公开的制备方法的实验条件要求较低，得到的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极具有可原位调节的电极性能，同时具备高催化活性，长寿命与良好的可回收再生性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，通过利用电磁体产生磁力，将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒均匀负载于钛基二氧化铱电极片表面上，制得2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极；
其中，以负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒作为副电极，以钛基二氧化铱电极片作为主电极，通过调节电磁铁产生磁力，能够对主电极中副电极负载量进行原位调节。
优选地，具体包括以下步骤：
1)将电磁体与钛基二氧化铱电极片的一面固定，置于电解液中；向电解液中加入负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒，得到预制混合体系；
2)将电源连接电磁体，接通电源，在液相搅拌或者超声条件下，将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒吸附在钛基二氧化铱电极片的表面，制得2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。
进一步优选地，步骤1)中，所述钛基二氧化铱电极片中，二氧化铱为单相IrO2、IrO2-Ta2O5或RuO2-IrO2。
进一步优选地，步骤1)中，所述负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒中，二氧化锡涂层为单相SnO2、Sb-SnO2或Ti-SnO2。
进一步优选地，步骤2)中，所用电源为脉冲电源。
进一步优选地，步骤2)中，以纯铁棒作为电磁体的铁芯，以铜线作为电磁体的导线；其中，铜线的绕线匝数选为20～80圈，导线电流控制为0.1～0.3A。
本发明还公开了采用上述制备方法制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极，所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中，以负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒作为副电极，以钛基二氧化铱电极片作为主电极；其中，主电极的单位面积副电极负载量为x，0g·cm-2＜x≤6g·cm-2。
本发明还公开了上述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极作为水处理中阳极电极材料的应用。
优选地，所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用于水处理时，其工作电流密度为5～30mA·cm-2，待处理水溶液的搅拌速率为500～1500rpm。
优选地，断开所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的电磁体，通过磁铁吸附负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒，实现原位回收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，该方法具体提供了一种的可原位调节的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，通过将电磁体与主电极配合，能够通过电磁铁产生的磁力的吸引作用，将具有磁性的副电极均匀可控的与主电极进行半固定组装，得到单位面积副电极负载量可原位调节的新型磁组装电极，最终制得二氧化铱/二氧化锡磁组装电极，由于此电极在形式上介于传统二维电极和三维电极之间，因此具有新型的2.5维的组装电极结构。同时，制备方法中通过以负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒作为副电极，以钛基二氧化铱电极片作为主电极，磁性二氧化锡颗粒副电极的存在为阳极带来了大量主电极以外的活性位点，并且提高了阳极的析氧电位。而钛基二氧化铱主电极良好的稳定性和析氧性能有利于副电极的长期稳定激活，使得磁组装电极相比传统电极具备了很高的有机物降解效率、较高的稳定性、长寿命和较低的材料与运行成本。本发明所述制备方法操作简单，对实验条件要求较低，工艺过程容易控制，实现了负载量的高效可控。
进一步地，通过在电磁体上施加脉冲电源，利用电脉冲产生的交变磁场对副电极进行吸引，从而实现副电极的均匀紧密负载，同时提高对主电极上副电极负载量的原位调节效果。
本发明还公开了采用上述制备方法制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极，所制备的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极经循环伏安曲线(CV)、电极的阻抗(EIS)等电化学性能测试表明此类电极电催化活性高，阻抗低，而且具有良好的稳定性和长寿命。
本发明还公开了采用上述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极作为水处理中阳极材料的应用。经过相关试验研究证明，相对于传统电极，本发明公开的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的有机物降解效率可从50％提升至100％。并且所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极上的磁性颗粒由于电磁力的灵活可调性，同时可对这些磁性颗粒进行原位回收，且有效解决了灵活应对复杂成分有机物，颗粒与电流密度分布不均的技术问题，进而使得电极的寿命延长效果明显，这种新型的环境友好2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极在绿色化工业中的水处理中具有很高的应用价值，适合应用于大规模工业废水降解处理，尤其是复杂多变废水的处理。
附图说明
图1是本发明所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备结构示意图和回收装置图；其中，(a)为制备结构示意图，(b)为回收装置图；
图2是本发明实施例1所用钛基二氧化铱-二氧化钌电极的SEM图；
图3是本发明实施例2制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的SEM图；
图4是本发明实施例3制备的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的阻抗图；
图5是本发明实施例3制备的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的循环伏安曲线；
图6是本发明实施例4制备的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的酸性红G降解紫外光谱图；
图7是本发明实施例4制备的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的酸性红G降解率图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明公开了一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，包括以下步骤：
利用脉冲电源连接电磁体产生的磁力吸引，在液相搅拌下将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒(副电极)均匀负载于钛基二氧化铱电极片(主电极)表面上，组成一种单位面积副电极负载量可原位调节的新型磁组装电极，此新型电极在形式上介于传统二维电极和三维电极之间，故又可称作2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。本专利是一种钛基二氧化铱电极与负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的全新组合。
以上步骤所述的磁力吸引是指以电磁体提供可调节的磁力，将电磁体固定在钛基氧化铱电极片的背面，利用电磁体的吸引作用将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒半固定在钛基二氧化铱电极片的正面，从而构建负载磁性颗粒的灵活可调的主/副电极组合电极系统。
以上步骤所述的磁力吸引是指将脉冲电源施加在电磁体上，利用电脉冲产生的交变磁场对副电极进行吸引，从而实现副电极的均匀紧密负载。
以上步骤所述的可原位调节是指在液相搅拌磁性颗粒的环境下利用可调节的电磁力进行磁性颗粒的选择性吸附与脱附，从而连续原位改变颗粒副电极在主电极上的负载量。
以上步骤所述的单位面积副电极负载量可在0g·cm-2至6g·cm-2之间进行连续调节。
以上步骤所述的主电极上的二氧化铱涂层不仅可以是单相IrO2，也可以与其他组分复合或掺杂，如IrO2-Ta2O5，RuO2-IrO2等。
以上步骤所述的副电极(磁性颗粒)上的二氧化锡涂层不仅可以是单相SnO2，也可以与其他组分复合或掺杂，如Sb-SnO2，Ti-SnO2等。
以上步骤所述的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的制备方法，具体包括以下操作：向50％～60％体积分数的钛酸四丁酯中加入2％～6％体积分数的硝酸和30％～50％体积分数的乙醇，搅拌均匀。将已配制的前驱液加入四氧化三铁磁性颗粒中，加热搅拌50～70min至前驱液蒸发，通过热氧化法在颗粒表面形成氧化钛层；将表面附着氧化钛层的磁性颗粒在含有锡、锑或钛的前驱液(含有0.5～1.5mol/L四氯化锡、0.1～0.5mol/L三氯化锑或者四氯化钛以及0.05～0.3mol/L硝酸的异丙醇溶液)中再次浸渍，加热搅拌50～70min至前驱液蒸发，通过热氧化法在已负载中间层的颗粒上制备SnO2、Sb-SnO2或Ti-SnO2活性涂层。
所述的可原位调节的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法适合应用于工业化大规模电解废水的应用。
下面结合一些实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
1)负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的制备：向60％体积分数的钛酸四丁酯中加入5％体积分数的硝酸和50％体积分数的乙醇，搅拌均匀。将已配制的前驱液加入四氧化三铁磁性颗粒中，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在颗粒表面形成氧化钛层；将表面附着氧化钛层的磁性颗粒在含有锡的前驱液中再次浸渍，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在已负载中间层的颗粒上制备锑掺杂二氧化锡活性涂层，得到基于单相SnO2的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/RuO2-IrO2电极固定在一起，选用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为50圈，电流控制为0.1A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸钠溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为0.05g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为20mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为500rpm。
参见图1，为本发明实施例1制备电极的结构示意图和回收装置图，如(a)，此2.5D二氧化铱/二氧化锡磁组装电极是将电磁体与的片状Ti/RuO2-IrO2电极固定在一起，然后将制备的二氧化锡颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极结构；如(b)则为此电极的颗粒回收装置，可以看到磁性颗粒可以通过磁铁回收循环灵活使用。
参见图2，为本发明实施例1所用Ti/RuO2-IrO2电极的SEM图，可以看出电极表面有泥裂现象发生，这可能与其制备方法有关。还可以发现电极表面有二氧化铱的集聚，都会对催化性能有所提高。
实施例2
1)采用如实施例1所述方法制得负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/RuO2-IrO2电极固定在一起，用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为20圈，电流控制为0.1A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的氯化钠溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为0.1g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为20mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为500rpm。
参见图3，是本发明实施例2制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的SEM图，可以看出颗粒表面被二氧化锡涂层很好的覆盖，且有泥裂现象已有明显降低，避免副电极过早失效。
实施例3
1)采用如实施例1所述方法制得负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/IrO2-Ta2O5电极固定在一起，用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为20圈，电流控制为0.1A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸钠溶液和摩尔浓度为0.5mol/L的氯化钠溶液构成的混合溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为0.2g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为20mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为600rpm。
参见图4和图5，分别是本发明实施例3制备的二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的阻抗(EIS)图和小范围循环伏安曲线(CV)图；可以看出相对传统Ti/IrO2-Ta2O5电极，本发明制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的阻抗减小，析氧电位升高，电流响应密度下降，因此，电极的催化活性提高。
实施例4
1)采用如实施例1所述方法制得负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/IrO2-Ta2O5电极固定在一起，用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为20圈，电流控制为0.1A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸钠溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为0.3g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为20mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为600rpm。
参见图6，是本发明实施例4制备的二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的酸性红G(ARG)降解紫外光谱图，如图，可以看出此电极对ARG的三处峰的降解效果明显，即对其键的断裂起了明显作用。对510nm处的双键从吸光度为1.6降至0.03，作用效果显著。
参见图7，是本发明实施例4制备的二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的ARG降解率图。取510nm处画降解率图，从图中可以看出不同负载量电极降解效果各不相同。与传统阳极相比，本组合阳极的氧化能力以及对ARG的降解效率从50％提升至100％，降解效果显著。
实施例5
1)负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的制备：向60％体积分数的钛酸四丁酯中加入2％体积分数的硝酸和50％体积分数的乙醇，搅拌均匀。将已配制的前驱液加入四氧化三铁磁性颗粒中，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在颗粒表面形成氧化钛层；将表面附着氧化钛层的磁性颗粒在含有锡、锑的前驱液中再次浸渍，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在已负载中间层的颗粒上制备锑掺杂二氧化锡活性涂层，得到基于Sb-SnO2的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/单相IrO2电极固定在一起，选用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为80圈，电流控制为0.2A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸钠溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为4g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为5mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为1000rpm。
实施例6
1)负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的制备：向60％体积分数的钛酸四丁酯中加入2％体积分数的硝酸和50％体积分数的乙醇，搅拌均匀。将已配制的前驱液加入四氧化三铁磁性颗粒中，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在颗粒表面形成氧化钛层；将表面附着氧化钛层的磁性颗粒在含有锡、钛的前驱液中再次浸渍，加热搅拌60min至前驱液蒸发，通过热氧化法在已负载中间层的颗粒上制备锑掺杂二氧化锡活性涂层，得到基于Ti-SnO2的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒。
2)将一个电磁体与片状Ti/单相IrO2电极固定在一起，选用纯铁棒作为电磁体的铁芯，绕线匝数选为60圈，电流控制为0.3A，所用电解液为摩尔浓度为0.5mol/L的硫酸钠溶液。裸露电极的一面，裸露面积为9cm2，然后将制备的负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒通过磁力吸引负载在电极暴露的这个面上，即可构成2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。所制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的负载量设置为6g·cm-2。
3)上述制得的2.5维(2.5D)二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用作水处理中阳极电极材料时，其工作电流密度为30mA·cm-2，待处理水溶液中搅拌速率选为1500rpm。
上述实施例中，通过电极的裸露面积和需要达到的负载量，可以计算出所用负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒的添加用量。
综上所述，本发明公开了一种可原位调节的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极及其制备方法和应用，利用电磁体产生的磁力将微米或纳米尺度的磁性二氧化锡颗粒副电极吸引负载于二维钛基二氧化铱主电极片上，组成一种新型多功能2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。本发明中的磁性二氧化锡颗粒副电极为主电极带来了大量额外的优质高析氧电位活性位点，而钛基二氧化铱主电极良好的稳定性和析氧性能有利于副电极的长期稳定激活，使得磁组装电极相比传统电极具备了较高的有机物降解效率、较高的稳定性、长寿命和较低的材料与运行成本。此外，副电极在主电极上的结合状态可随电磁力的灵活改变而改变，使磁组装电极具备了传统电极所不具有的电极性能原位可调性和电极材料原位可回收更新性。本发明实验条件要求较低，工艺过程容易控制，所得到的新型电极适合应用于大规模工业废水降解处理，尤其是复杂多变废水的处理。
以上所述仅为本发明的几种实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，通过利用电磁体产生磁力，将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒均匀负载于钛基二氧化铱电极片表面上，制得2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极；
其中，以负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒作为副电极，以钛基二氧化铱电极片作为主电极，通过调节电磁铁产生磁力，能够对主电极中副电极负载量进行原位调节。
2.根据权利要求1所属的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将电磁体与钛基二氧化铱电极片的一面固定，置于电解液中；向电解液中加入负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒，得到预制混合体系；
2)将电源连接电磁体，接通电源，在液相搅拌或者超声条件下，将负有二氧化锡涂层的四氧化三铁磁性颗粒吸附在钛基二氧化铱电极片的表面，制得2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极。
3.根据权利要求2所属的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钛基二氧化铱电极片中，二氧化铱为单相IrO2、IrO2-Ta2O5或RuO2-IrO2。
4.根据权利要求2所属的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒中，二氧化锡涂层为单相SnO2、Sb-SnO2或Ti-SnO2。
5.根据权利要求2所属的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所用电源为脉冲电源。
6.根据权利要求2所属的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的制备方法，其特征在于，步骤2)中，以纯铁棒作为电磁体的铁芯，以铜线作为电磁体的导线；其中，铜线的绕线匝数选为20～80圈，导线电流控制为0.1～0.3A。
7.采用权利要求1～6任意一项所述的制备方法制得的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极，其特征在于，所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极中，以负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒作为副电极，以钛基二氧化铱电极片作为主电极；其中，主电极的单位面积副电极负载量为x，0g·cm-2＜x≤6g·cm-2。
8.采用权利要求7所述的2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极作为水处理中阳极电极材料的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极用于水处理时，其工作电流密度为5～30mA·cm-2，待处理水溶液的搅拌速率为500～1500rpm。
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，断开所述2.5维二氧化铱/二氧化锡磁组装电极的电磁体，通过磁铁吸附负有二氧化锡涂层的四氧化三铁颗粒，实现原位回收。
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