本發(fā)明涉及電催化電極，具體是一種基于前驅體分子錨定策略的原子級銥調控涂層電極及其制備方法。
背景技術：
1、在工業(yè)消殺與氯堿領域，電極的性能優(yōu)劣直接關乎生產效率、成本控制及可持續(xù)發(fā)展。傳統催化電極長期存在諸多棘手問題，嚴重制約產業(yè)進步。
2、從性能層面看，其催化活性不足，致使反應速率低下，在工業(yè)消殺中難以快速有效地殺滅有害微生物，在氯堿生產里無法高效驅動電解反應，造成生產周期延長、產能受限。例如，部分商用電極在常規(guī)工作條件下，單位時間內的消毒效率僅能達到理想值的60％左右，氯堿生產中的電流效率也處于較低水平，極大增加了生產的時間與能源成本。
3、壽命方面，傳統電極更是短板盡顯。在持續(xù)工作過程中，涂層易受化學侵蝕、電化學溶解及機械應力等因素影響而快速損耗。如在高電流密度工況下，涂層可能短時間內就出現剝落現象，致使電極活性面積銳減，性能急劇衰退。據統計，某些電極在使用數百小時后，性能就降至初始的50％以下，頻繁更換電極不僅增加設備維護成本與停機時間，還降低了生產的連續(xù)性與穩(wěn)定性。
4、在催化效率維度，低下的效率導致大量能源在反應過程中被無端浪費，增加企業(yè)生產成本的同時，加劇了能源供應壓力，與當下節(jié)能減排的產業(yè)發(fā)展趨勢背道而馳。
5、有機小分子催化劑雖曾為氯堿工業(yè)節(jié)能降耗帶來希望曙光，但實際應用時困難重重，難以有效解決現有電極困境。因此，研發(fā)一種全新制備技術，實現原子層級的精準調控，全方位提升電極性能、延長使用壽命并提高催化效率，成為工業(yè)消殺與氯堿領域亟待攻克的關鍵課題，對推動產業(yè)升級、提升經濟效益與環(huán)境效益意義深遠。
技術實現思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于前驅體分子錨定策略的原子級銥調控涂層電極及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
3、第一方面，本發(fā)明公開了一種基于前驅體分子錨定策略的原子級銥調控涂層電極的制備方法，包括以下步驟：
4、s1、于20-60℃下，將銥鹽溶解于溶劑中，加入前驅體、活化金屬鹽混合均勻后，調節(jié)ph值至酸性，經過30-90min螯合反應后得到具有穩(wěn)定配位結構的涂液；
5、s2、將所述涂液涂覆于經過預處理的鈦基體表面，進行熱處理，重復涂覆-熱處理至少三次后，得到表面燒結有銥涂層的電極材料。
6、進一步的方案：步驟s1中，所述前驅體為硫脲、三聚氰胺、咪唑、乙二胺四乙酸、酞菁中的至少一種，通過其中的氮原子可與銥離子形成五元環(huán)螯合結構。
7、進一步的方案：步驟s1中，所述活化金屬鹽為ta鹽、ru鹽、co鹽、ni鹽、mn鹽中的至少一種。
8、進一步的方案：步驟s1中，所述ph值為2-6。
9、進一步的方案：步驟s1中，所述銥鹽的濃度為0.008m-0.015m，前驅體的濃度為0.08m-0.12m，活化金屬鹽的濃度為0.008m-0.016m。
10、進一步的方案：所述涂液中，銥鹽、前驅體、活化金屬鹽的摩爾質量比為(8-15)：(80-120)：(8-15)。
11、進一步的方案：步驟s1中，所述溶劑為水、乙醇、乙二醇、丙酮中的至少一種。
12、進一步的方案：步驟s2中，所述熱處理為煅燒，煅燒溫度為400-600℃，煅燒時間為5-20min。
13、第二方面，本發(fā)明公開了一種采用上述制備方法所制得的涂層電極，涂層中銥以原子級形式分散。
14、進一步的方案：所述涂層電極在硫酸體系中1a/cm2電流密度下持續(xù)工作200小時后電壓上升值小于1v。
15、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
16、本發(fā)明所采用的特定分子錨定技術，通過與金屬原子構建穩(wěn)定配位結構，有效約束金屬原子的遷移與團聚行為。其中，作為前驅體的配位分子憑借占據空間優(yōu)勢，增大金屬原子間距，極大降低團聚可能性，使金屬原子在基底表面呈分散狀態(tài)。例如，咪唑衍生物與金屬離子螯合并與載體發(fā)生反應，牢固錨定金屬原子，防止其隨意移動和聚集。
17、在電子結構調節(jié)方面，前驅體分子可精準改變金屬原子氧化態(tài)，增強金屬-載體相互作用，顯著提升燒結穩(wěn)定性。經此處理，金屬原子在燒結過程中保持良好分散性，燒結所需溫度與時間大幅降低，有效提高燒結效率，進一步減少團聚風險，成功實現單原子燒結及原子級均勻分布，提高涂層高度均一性，確保催化反應化學環(huán)境穩(wěn)定一致，有力保障催化界面的穩(wěn)定性。相較于傳統涂層因金屬原子分布不均，易引發(fā)局部失活或涂層受損的狀況，本發(fā)明電極在工業(yè)消殺與氯堿應用中展現出卓越性能。在長期運行過程中，電壓穩(wěn)定性極佳，衰減率顯著低于傳統電極。
18、在1a/4a恒流、1m硫酸溶液條件下持續(xù)工作200h后，電壓穩(wěn)定性仍保持在較高水平，而傳統電極電壓波動劇烈，穩(wěn)定性大幅下降，充分彰顯本發(fā)明電極在提升電極壽命、增強催化活性與穩(wěn)定性方面的突出優(yōu)勢，為工業(yè)生產提供更可靠、高效的電極解決方案。
19、本發(fā)明中采用的多次循環(huán)刷涂-煅燒工藝，有助于提高涂層的均勻性，增加元素分布的分散性，優(yōu)化涂層與基底結合力，每一次刷涂都能使涂液在基底表面重新分布，填補前一次可能存在的微觀缺陷和厚度不均勻區(qū)域，此外，元素之間有更多機會進行重新排列和擴散，降低團聚形成的可能性，從而實現原子級的精細調控。
1.一種基于前驅體分子錨定策略的原子級銥調控涂層電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述前驅體為硫脲、三聚氰胺、咪唑、乙二胺四乙酸、酞菁中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述活化金屬鹽為ta鹽、ru鹽、co鹽、ni鹽、mn鹽中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述ph值為2-6。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述銥鹽的濃度為0.008m-0.015m，前驅體的濃度為0.08m-0.12m，活化金屬鹽的濃度為0.008m-0.016m。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述涂液中，銥鹽、前驅體、活化金屬鹽的摩爾質量比為(8-15)：(80-120)：(8-15)。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述溶劑為水、乙醇、乙二醇、丙酮中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述熱處理為煅燒，煅燒溫度為400-600℃，煅燒時間為5-20min。
9.一種采用如權利要求1-8任一項所述的制備方法所制得的涂層電極，其特征在于，涂層中銥以原子級形式分散。
10.根據權利要求9所述的涂層電極，其特征在于，所述涂層電極在硫酸體系中1a/cm2電流密度下持續(xù)工作200小時后電壓上升值小于1v。