多维纳米材料微电流电子激发电极及其制备方法.pdf

一种多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其包括下列内容：a、预处理电极钛基体；b、通过控制处理温度在电极基体上培养出锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3的纳米二氧化钛结晶层；c、在电极的二氧化钛结晶层表面上烧结一层有多种组分、按一定比例混合的金属氧化物纳米涂层。还提供了一种应用该方法制备的多维纳米材料微电流电子激发电极，该电极的表面涂层涂覆在金红石相占一定比例的混合纳米二氧化钛结晶底层的表面上，是立体多维结构的。该电极比表面积大，催化活性高，导电性好。

1.  一种多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其包括下列内容：
a、预处理电极钛基体；b、通过控制处理温度在电极基体上培养出锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3的纳米二氧化钛结晶层；c、在电极的二氧化钛结晶层表面上烧结一层有多种组分、按一定比例混合的金属氧化物纳米涂层。

2.  根据权利要求1所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其包括下列内容：
a、预处理电极钛基体：依次用40目、120目、320目砂纸对钛基体进行打磨，使钛基体表面呈银白色金属光泽；然后碱洗：用质量百分比为15～40％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡经打磨好的钛基体，控制水浴温度在80～100℃，浸泡2小时；再酸洗：用质量百分比在10～25％的草酸、盐酸、硫酸、硝酸中的任一种或其混合溶液浸泡钛基体，控制水浴温度80～100℃，浸泡2小时；最后将预处理好的钛基体放在5～15％的草酸内存放备用；
b、培养纳米二氧化钛结晶层：采用等离子体气相沉积法或其他方法，在钛基体表面沉积一层二氧化钛的薄膜，二氧化钛薄膜的厚度为几个到几十纳米，然后在高温烘箱(马弗炉)中，从室温缓慢匀速升温，升温速度控制在1～3℃/min，最后控制温度在500～700℃，保温1.5小时，然后自然降温，得到多维立体结构的、锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3的纳米二氧化钛结晶底层；
c、制备电极表面氧化物涂层：在结晶纳米二氧化钛底层的表面上通过溶胶凝胶法制备表面涂层，具体方法如下：首先制备涂液，将金属Au、Ag、Pb、Si、Sn、Pt、Ir、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti和Os中的至少一种金属盐类与稀土材料的盐或其氧化物按一定的摩尔配比与选择好的溶剂调配，配制成溶胶凝胶液，作为涂液，该涂液中有或没有占金属2~10％质量百分比的Ag的盐溶液；然后将涂液精确均匀定量的涂覆到电极的二氧化钛底层的表面上，干燥后冷却至室温，再进行程式控制热处理，最后自然降温，上述涂覆及程式控制热处理要反复多次进行，在几次到几十次之间，每次涂层的厚度在纳米级别。

3.  根据权利要求2所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其所述的涂液可以是一种或几种，每种涂液中的金属离子或稀土金属离子均不完全相同，每次涂覆均可使用相同或不同涂液。

4.  根据权利要求3所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其所述的金属盐类除铱、铂、钛以外均为所述金属的氯化物或硝酸盐；其中铱为氯铱酸、铂为氯铂酸，钛为钛酸四丁酯。

5.  根据权利要求4所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其所述溶剂选自水、乙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇、甲苯、甲醚、乙醚、甲酰胺、乙酰胺中的一种或几种。

6.  根据权利要求5所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其所述涂覆及程式控制热处理过程为：每次涂完后，用远红外灯在90~160℃间干燥30分钟以上，冷却至室温，然后进行程序控制热处理；所述程序控制热处理为：匀速线性升温到450~650℃，保温0.5~3小时；或：先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~20分钟，然后再以1~4℃/min的速度升温到350~420℃保温30分钟，最后以1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；或：先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~30分钟，最后1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；其中任何一种方式其最后一次涂覆的处理均要保温3小时。

7.  根据权利要求6所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其在完成步骤2后、在步骤3的制备电极表面氧化物涂层之前或在步骤3的实施中间，还有如下操作步骤：把制作过程中的电极作为阴极，放入金离子溶液作为电解质的电镀槽中，在电流0.05~0.1A/dm2情况下电积10~15分钟，电沉积上一层几个到十几纳米厚度的金原子层；电积完成后，用去离子水反复冲洗干净，然后自然晾干或用远红外灯在100℃的情况下烘30分钟，自然降温到室温，然后以1℃/mi n的速度匀速线性升温到300~600℃，保温3小时，然后进行后续操作。

8.  根据权利要求7所述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其表面涂层的涂覆方式使用浸渍提拉法或涂刷法或喷涂法。

9.  一种用权利要求1至8任一项所述的制备方法制备的多维纳米材料微电流电子激发电极，包括电极钛基体，其特征在于：其电极钛基体上设置有厚度为几个到几十纳米的二氧化钛结晶层，该结晶层的锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3；纳米二氧化钛结晶层外还涂覆有半导体金属氧化物活性涂层，该涂层为多层次的不同配比的金属氧化物活性涂层。

10.  根据权利要求9所述的电极，其特征在于：所述金属氧化物活性涂层内部或其与二氧化钛结晶层之间还沉积有一层几个到十几纳米厚度的金原子层。

多维纳米材料微电流电子激发电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多维纳米材料微电流电子激发电极，尤其还涉及所述电极的制备方法。属于电化学工程领域。
背景技术
高级氧化技术是近几年发展起来的处理有毒且难生化降解的污染物的新兴技术。高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO₂和H₂O，从而达到氧化分解有机物的目的。与其他传统的水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基·HO其氧化能力(2.80v)仅次于氟(2.87)，它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小，当水中存在多种污染物时，不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况；·HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，不会产生二次污染；普通化学氧化法由于氧化能力差，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的，而高级氧化法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，从而达到了彻底去除TOC、COD的目的；由于它是一种物理化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降低10-9级的污染物；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数大于109mol-1Ls-1，能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。
也可通过紫外技术降解有机物。一般是通过紫外线照射光触媒后产生的羟基自由基反应直接降解有机物，或通过电解反应产生羟基自由基(·OH)、臭氧一类的氧化剂降解有机物，这种降解途径使有机物分解更加彻底，不易产生毒害中间产物，更符合环境保护的要求，这种方法通常被称为有机物的催化氧化过程。所谓的催化，是指在电场作用下，存在于触媒表面或电极表面及溶液相中的修饰物能促进或抑制在催化剂上发生的电子转移反应，而催化剂表面或溶液相中的修饰物本身并不发生变化的一类光电化学作用。
催化电极材料在电场中有“空穴”效应，也就是说在达到一定强度的电场时，价带电子会越过禁带进入导带，同时在价带上形成电激空穴，该空穴有很强的俘获电子的能力，可以夺取材料表面溶剂和有机物的电子而发生氧化还原反应。在水溶液中，就表现为水分子失去一个电子形成强氧化性自由基羟基。羟基自由基有效活性时间短，在与化学物质发生链式反应后如有剩余，羟基分解可为氧气和水，完全无毒害，对周围环境不产生任何不利作用。与微生物作用时间小于10s，反应后有机物彻底分解为水和二氧化碳，同样是安全健康的。羟基自由基，是人类目前知道的最具有活性的物质。羟基对微生物具有很强的杀灭作用，其具体作用有：(1)脂质过氧化；(2)氨基酸氧化分解；(3)蛋白质构象改变；(4)脱氧核糖核酸(DNA)氧化损伤；(5)细胞色素脱色。水中的浮游动植物、细菌、弧菌和孢子等的主要成分为：糖类、脂类、蛋白质、核酸以及对生物体内的生化反应起催化和调节作用的物质-酶等。羟基对微生物细胞的强氧化作用可以以极快的速度杀灭生物。羟基自由基参与的化学反应是属于游离基反应，化学反应速度极快。对C-H、C-C键的有机物质的反应速率常数大多在109L/(mol·s)以上，达到或者超过扩散速率极限值[1010L/(mol·s)]，比臭氧的反应速率常数又高出7个数量级。化学反应时间小于1s，生化反应时间1～10s。
在船舶压载水的处理中有流量大、处理时间短的特点，并且不能对船体造成腐蚀。尤其在电解过程中，不允许产生氯气、氢气、甲烷、一氧化碳等有危险及毒害的气体，并且对压载水处理设备要求严格，必须能适应海水、淡水、混合水质及不同浊度的水质等不同的水环境，并且要达到相同的处理效果。
现在研制的催化电极，主要用在氯碱行业或其他电解行业，或者是有机废水的处理领域，不能满足压载水处理的短时间、高流量及其它要求。尤其现有的电极材料，在低电导率的水电解质环境使用时，由于催化材料的含量小，不能达到预期的效果，因此不能满足处理压载水这种复杂水质环境的要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明所要解决的技术问题是，提供一种多维纳米材料微电流电子激发电极及其制备方法，将其应用于船舶压载水水处理领域，使得船舶无论行驶在江河还是大洋都可以使用带有该电极的压载水处理系统，满足压载水处理的短时间、高流量等要求，保证压载水处理效果。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案是，一种多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其包括下列内容：
1、预处理电极钛基体；2、通过控制处理温度在电极基体上培养出锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3的纳米二氧化钛结晶层；3、再在表面上烧结一层有多种组分、按一定比例混合的金属氧化物纳米涂层。
上述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其包括下列内容：
1、预处理电极钛基体：依次用40目、120目、320目砂纸对钛基体进行打磨，使钛基体表面呈银白色金属光泽；然后碱洗：用质量百分比为15～40％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡经打磨好的钛基体，控制水浴温度在80～100℃，浸泡2小时；再酸洗：用质量百分比在10～25％的草酸、盐酸、硫酸、硝酸中的任一种或其混合溶液浸泡钛基体，控制水浴温度80～100℃，浸泡2小时；最后将预处理好的钛基体放在5～15％的草酸内存放备用。
2、培养纳米二氧化钛结晶层：采用等离子体气相沉积法或其他方法，在钛基体表面沉积一层二氧化钛的薄膜，二氧化钛薄膜的厚度为几个到几十纳米，然后在高温烘箱(马弗炉)中，从室温缓慢匀速升温，升温速度控制在1～3℃/min，最后控制温度在500～700℃，保温1.5小时，然后自然降温，得到多维立体结构的、锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3的纳米二氧化钛结晶底层。
3、制备电极表面氧化物涂层：在结晶纳米二氧化钛底层的表面上通过溶胶凝胶法制备表面涂层，具体方法如下：首先制备涂液，将金属Au、Ag、Pb、Si、Sn、Pt、Ir、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti和Os中的至少一种金属盐类与稀土材料的盐或其氧化物按一定的摩尔配比与选择好的溶剂调配，配制成溶胶凝胶液，作为涂液，该涂液中有或没有占金属2~10％质量百分比的Ag的盐溶液；然后将涂液精确均匀定量的涂覆到电极的二氧化钛底层的表面上，干燥后冷却至室温，再进行程式控制热处理，最后自然降温，上述涂覆及程式控制热处理要反复多次进行，在几次到几十次之间，每次涂层的厚度在纳米级别。
所述的涂液可以是一种或几种，每种涂液中的金属离子或稀土金属离子均不完全相同，每次涂覆均可使用相同或不同涂液。
上述的金属盐类为所述金属的氯化物或硝酸盐，其中铱为氯铱酸、铂为氯铂酸，钛为钛酸四丁酯。
所述溶剂选自水、乙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇、甲苯、甲醚、乙醚、甲酰胺、乙酰胺中的一种或几种。溶剂应能溶解选择的盐类，同时又有适当的挥发性，并且不侵蚀钛基体。
所述涂覆及程式控制热处理过程为：每次涂完后，用远红外灯在90~160℃间干燥30分钟以上，冷却至室温，然后进行程序控制热处理；所述程序控制热处理为：匀速线性升温到450~650℃，保温0.5~3小时；或：先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~20分钟，然后再以1~4℃/min的速度升温到350~420℃保温30分钟，最后以1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；或：先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~30分钟，最后1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；其中任何一种方式其最后一次涂覆的处理均要保温3小时。
上述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其在完成步骤2后、步骤3的制备电极表面氧化物涂层前或在步骤3的实施中间，还有如下操作步骤：把制作过程中的电极作为阴极，放入金离子溶液作为电解质的电镀槽中，在电流0.05~0.1A/dm2情况下电积10~15分钟，电沉积上一层几个到十几纳米厚度的金原子层；电积完成后，用去离子水反复冲洗干净，然后自然晾干或用远红外灯在100℃的情况下烘30分钟，自然降温到室温，然后以1℃/min的速度匀速线性升温到300~600℃，保温3小时，然后进行后续操作。本发明的电沉积金中间层可以是在底层或中间层，电积完成后也要进行热处理。
上述的多维纳米材料微电流电子激发电极的制备方法，其表面涂层的涂覆方式使用浸渍提拉法或涂刷法或喷涂法。本发明建议使用涂刷法，使用羊毛软毛刷，这样涂刷的时候既能保证均匀性，又保护培养的纳米结晶二氧化钛薄膜不被损伤。
一种用上述方法制备的多维纳米材料微电流电子激发电极，包括电极钛基体，其电极钛基体上设置有厚度为几个到几十纳米的二氧化钛结晶层，该结晶层的锐钛矿和金红石相比例为2∶8～7∶3；纳米二氧化钛结晶层外还涂覆有半导体金属氧化物活性涂层，该涂层为多层次的不同配比的金属氧化物活性涂层。
上述的多维纳米材料微电流电子激发电极，其二氧化钛结晶层与金属氧化物活性涂层之间或金属氧化物活性涂层内部还沉积有一层几个到十几纳米厚度的金原子层。
本发明首先在基体表面通过等离子体气相沉积法或其他方法获得一层纳米二氧化钛薄膜，厚度大约在几十纳米左右，然后控制热处理温度在高温烘箱(马弗炉)里面进行热处理，得到金红石相二氧化钛占30~80％的纳米二氧化钛结晶薄膜(其他结晶形式为锐钛矿)。本发明的热处理工艺要求升温速度缓慢，让二氧化钛充分结晶，减少晶格缺陷。最后培养生成的纳米二氧化钛结晶薄膜是三维立体结构的，大大增加了电极的比表面积。这一步是本发明的关键步骤，二氧化钛结晶膜的厚度及质量决定了电极催化效果的高低。本发明同时试验过抽真空或氮气保护热处理工艺，得到氧不饱和纳米二氧化钛结晶薄膜，效果更好，但是工艺控制要求特别高。金属盐类通常用氯化物或硝酸盐，铱铂一般用氯铱酸、氯铂酸，钛一般用钛酸四丁酯。溶剂的选择要能溶解选择的盐类，同时又有适当的挥发性，不侵蚀钛基体，一般可用水、乙醇、异丙醇、正丁醇、正戊醇、甲苯、甲醚、乙醚、甲酰胺、乙酰胺等。通过相关步骤，配制出溶胶凝胶液，精确均匀的涂覆在电极板上，在适宜的温度下干燥，然后进入可程式高温烧结箱中，进行程式控制热处理，最后自然降温。涂覆及热处理过程根据需要可反复多次进行(大约在几次到几十次，每次严格控制涂覆的溶液量，保证涂层的均匀性，并保证每次涂层的厚度要在纳米级别)。保证电极表面氧化物涂层的质量。
应用本发明的电极制备方法制备的多维纳米材料微电流电子激发电极，其表面涂层是涂覆在金红石相占一定比例的混合纳米二氧化钛结晶底层的表面上，是立体多维结构的，制备的电极比表面积大，催化活性高，导电性好。本发明的电极，不管在淡水还是在海水、盐水中都能产生大量的羟基自由基(·OH)、过氧自由基(·O₂)、H₂O₂、臭氧、次氯酸等具有高度活性的强氧化剂，与水中有机物、微生物、细菌等产生高级氧化反映，通过脱氢、亲电子和电子转移作用，形成活化的有机自由基，产生燃烧式连锁反应，使有机物、微生物、细菌迅速完全降解，能实现对有机物的广谱、无选择性氧化降解杀灭，既能满足压载水处理的大流量、短时间的特性，又能满足压载水处理质量的高要求。本发明的电极还适用于水处理及环境保护领域，用于杀灭水中含有的有机微生物、细菌等。
具体实施方式
实施例一
1、钛基体的预处理：
打磨：依次用40目、120目、320目砂纸对钛基体进行打磨，使钛基体表面呈银白色金属光泽。
碱洗：用质量百分比为15~40％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡经打磨好的钛基体，控制水浴温度在80~100℃，浸泡2小时。
酸洗：用质量百分比在10~25％的草酸、盐酸、硫酸、硝酸中的任一种或其混合溶液浸泡钛基体，控制水浴温度80~100℃，浸泡2小时。
预处理好的钛基体放在5~15％的草酸内存放备用。
2、培养金红石相二氧化钛占一定比例的混合纳米二氧化钛结晶底层：
采用等离子体气相沉积法，在钛基体表面沉积一层二氧化钛的薄膜，控制二氧化钛的厚度在几个到几十纳米，然后在高温烘箱(马弗炉)中，从室温缓慢匀速升温，升温速度控制在1~3℃/min，最后控制温度在500~700℃，保温1.5小时，然后自然降温，得到多维立体结构的、锐钛矿和金红石相比例为2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3的纳米二氧化钛结晶底层。
3、配制溶胶凝胶液及涂刷和热处理：
分别配制金属Pb、Si、Sn、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti和Os的0.2~1.0mol/l的半导体材料的氯化物或硝酸盐溶液，溶剂是水或者是乙醇、正丁醇等有机溶剂；配制0.2~0.5mol/l的氯铱酸、氯铂酸溶液和钛酸四丁酯溶液。根据需要加入3~10ml的浓盐酸助溶。根据需要选取一种或几种溶液配制成溶胶液，可以配制不同金属不同配比的一组溶胶液来使用，本实施例电极的特点就是从底层到表层的半导体金属氧化物的材料和配比不同，以此达到不同的目的。
本实施例中，首先配制In、Sn、Sb、Ge、Ti中的两种或几种的溶液，其中In占10~65％，加入占0.5~6％质量百分比的稀土溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~160℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本发明说的程序控制热处理过程，包括：1、匀速线性升温到450~650℃，保温0.5~3小时；2、先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~20分钟，然后再以1~4℃/min的速度升温到350~420℃保温30分钟，最后以1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；3、先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~30分钟，最后1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时。注意，最后一次涂刷的高温处理要求保温3小时。
然后配制In、Ge、Ru、Sb、Rh、Pd、Ta、Sn的两种或几种的溶液，加入占0.5~6％质量百分比的稀土溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~120℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本步骤说的程序控制热处理过程同上步骤。
最后配制In、Ge、Ru、Sb、Rh、Pd、Ta、Ir、Pt、Os的两种或几种溶液，加入占0.5~6％质量百分比的稀土溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~120℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本步骤说的程序控制热处理过程，是以1~3℃/min匀速线性升温到450~600℃，保温1~3小时。最后一次涂刷的热处理过程为以1℃/min匀速线性升温到500~600℃，保温3小时。
以上每一次热处理过程结束后，都要自然冷却到室温，然后才能进行下一步涂刷。
实施例二
本实施例与实施例一不同的地方是，在步骤三前或在步骤三的实施中间，加入如下一步操作，具体操作为：
把制作过程中的电极作为阴极，放入金离子溶液作为电解质的电镀槽中，在电流0.05~0.1A/dm2情况下电积10~15分钟，电沉积上一层金属金，这样可得到几个到十几纳米厚度的金原子层。电积完成后，用去离子水反复冲洗干净，然后自然晾干或用远红外灯在100℃的情况下烘30分钟，自然降温到室温，然后以1℃/min的速度匀速线性升温到300~600℃，保温3小时。
本实施例得到的催化电极，催化性能比实施例一的催化电极更好，同样的电流密度情况下，降低电解电压，降低能耗，提高电流效率。
实施例三：
1、钛基体的预处理：同实施方式一。
2、培养金红石相二氧化钛占一定比例的混合纳米二氧化钛结晶底层：
采用等离子体气相沉积法，在钛基体表面沉积一层二氧化钛的薄膜，控制二氧化钛的厚度在几个到几十纳米，然后在高温烘箱(马弗炉)中，从室温缓慢匀速升温，升温速度控制在1~3℃/min，最后控制温度在500~700℃，保温1.5小时，然后自然降温，得到多维立体结构的、锐钛矿和金红石相比例为2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3.的纳米二氧化钛结晶底层。
3、配制溶胶凝胶液及涂刷和热处理
配制Ag、Pb、Si、Sn、Sb、In、Ge、Ru、Rh、Pd、Ta、Zr、Ti和Os的0.2~1.0mol/l的半导体材料的氯化物或硝酸盐溶液，溶剂可以是水或者是乙醇、正丁醇等有机溶剂；配制0.2~0.5mol/l的氯铱酸或氯铂酸溶液；配制钛酸四丁酯溶液。根据需要可以加入3~10ml的盐酸助溶。根据需要选取一种或几种溶液配制成溶胶液，可以配制不同金属不同配比的组合溶液来使用，本发明电极的特点就是从底层到表层的半导体金属氧化物的材料和配比不同，以此达到不同的目的。
首先配制In、Sn、Sb、Ge、Ti两种或几种的溶液，其中In占10~65％，加入占0.5-6％质量百分比的稀土溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~160℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本发明说的程序控制热处理过程，包括：1、匀速线性升温到450~650℃，保温0.5~3小时；2、先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~20分钟，然后再以1~4℃/min的速度升温到350~420℃保温30分钟，最后1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时；3、先以1~4℃/min的速度升温到120℃，保温5~30分钟，最后1~4℃/min的速度升温到450~650℃，保温0.5~3小时。注意，最后一次涂刷的高温处理要求保温3小时。
然后配制In、Ge、Ru、Sb、Rh、Pd、Ta、Sn的两种或几种的溶液，加入占0.5~6％质量百分比的稀土溶液，加入占2~10％质量百分比的Ag+溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~120℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本步骤说的程序控制热处理过程同上步骤。
最后配制In、Ge、Ru、Sb、Rh、Pd、Ta、Ir、Pt、Os的两种或几种溶液，加入占0.5~6％质量百分比的稀土溶液，制成溶胶凝胶液，严格定量涂刷到电极表面上，反复多次涂刷。每次涂完后，用远红外灯在90~120℃间干燥30分钟以上，冷却至室温；然后放入高温烘箱中进行程序控制热处理。本步骤说的程序控制热处理过程，是以1~3℃/min匀速线性升温到450~600℃，保温1~3小时。最后一次涂刷的热处理过程为以1℃/min匀速线性升温到500~600℃，保温3小时。
以上每一次热处理过程结束后，都要自然冷却到室温，然后才能进行下一步涂刷。
本实施方式里面引入了银Ag，因为银自身具有很强的杀菌能力，银的引入增强了电极对水生有机物及细菌的杀灭能力，同时银的引入也提高了电极的催化活性。本发明中银的引入不局限于在第二层，也可以在第一层或第三层中引入，或者在其中两层或者三层全部引入，同样在本发明的保护范围内。
实施例四
本实施例与实施例三不同的地方是，在步骤三前或在步骤三的实施中间，加入如下一步操作，具体操作为：
把制作过程中的电极作为阴极，放入金离子溶液作为电解质的电镀槽中，在电流0.05~0.1A/dm2情况下电积10~15分钟，电沉积上一层金属金，这样可得到几个到十几纳米厚度的金原子层。电积完成后，用去离子水反复冲洗干净，然后自然晾干或用远红外灯在100℃的情况下烘30分钟，自然降温到室温，然后以1℃/min的速度匀速线性升温到300~600℃，保温3小时。
本方式得到的电极，催化活性比方式三的电极更好，同样的电流密度情况下，降低电解电压，降低能耗，提高电流效率。
用上述实施例中制备的电极组成电解装置，根据国际海事会(IMO)的要求，委托专业机构，对海水及盐水进行电解处理实验，实验结果如下：
一.使用本催化电极处理如下两种不同的水质的实验结果：