1.一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于, 包括以下步骤:
1)Mxene材料的制备:取MAX相材料浸入在HF水溶液中,干燥,洗涤和离心数次,除去表面残渣杂质,干燥,直至达到恒定的质量得到Mxene材料;
2)铁氧体修饰MXene材料:在铁氧体中加入步骤1)得到的MXene材料后超声、过滤洗涤至中性;然后焙烧,冷却后得到铁氧体修饰MXene材料待用;
3)层状气体扩散电极制备:将步骤2)得到的铁氧体修饰MXene材料与促导剂、造孔剂、粘结剂和无水乙醇混合物超声后,在恒温水浴下搅拌至混合物呈膏状,将膏状凝胶物取出,置于轴压机上反复轴压呈片状,将片状物质包裹在泡沫镍上继续轴压至不含水份,然后采用滚轴机滚压得到电极,将滚压好的电极置于恒温干燥箱中烘干后,在10-20MPa压力下压制成型,然后置于管式炉中在惰性气体条件下焙烧,最后在沸水中浸泡,取出后干燥即得到铁氧体修饰MXene的层状气体扩散电极。
2.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于,所述步骤1)的MAX相材料为Ti3AlC2、Ti3SiC2、Ti2AlC中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于,所述步骤2)的铁氧体为锰、铜、镍或钴的铁氧体或多元素复合式铁氧体。
4.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于,所述步骤2)的铁氧体的制备可为向超纯水中加入Fe(NO3)3•9H2O固体和MCl2固体,M=Mn、Cu或Co,然后用磁力搅拌器搅拌以使其混合均匀并完全溶解得到混合溶液,并向其中加入聚乙二醇继续搅拌即得。
5.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于, 所述步骤2)中的铁氧体与MXene材料的质量比为1:3 1:9。
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6.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于,所述铁氧体与MXene材料的质量之和为层状气体扩散电极质量的19% 45%。
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7.根据权利要求1所述的一种铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极的制备方法,其特征在于,所述促导剂为乙炔黑或/和炭黑,所述造孔剂为硫酸钠或/和碳酸氢钠、所述粘结剂为聚四氟乙烯或/和聚偏二氟乙烯或/和聚乙烯醇。
8.权利要求1 7任一项所述的制备方法得到的铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极。
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9.权利要求8所述的铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极在电化学阴极材料或水污染处理中的应用。
10.一种电化学/臭氧耦合水处理系统,该处理系统包括依次相连的氧气罐、臭氧发生器、臭氧浓度检测仪、反应装置、蠕动泵、母液罐和尾气吸收装置,所述反应装置中包括铁氧体修饰Mxene层状扩散电极、铂丝网阳极和绝缘密封层。
11.根据权利要求10所述的电化学/臭氧耦合水处理系统,其特征在于,所述铂丝网阳极为石墨电极、不锈钢电极、钛电极、贵金属电极或掺硼金刚石电极中的一种,所述铁氧体修饰Mxene层状扩散电极为阴极,阴阳两极平行放置于上下两侧,用绝缘硅胶垫片加以隔离。
12.利用权利要求8所述的铁氧体修饰MXene层状气体扩散电极在电化学/臭氧耦合水处理系统方面的应用。
13.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述应用具体包括:利用蠕动泵对含目标污染物的溶液进行增压、增速,使水体以适宜速度进入反应装置;循环流经铁氧体修饰Mxene层状扩散电极表面;氧气经臭氧发生器生成臭氧,臭氧经过铁氧体修饰Mxene层状扩散电极底部后进入到液/固接触层,最后进入到溶液内,臭氧浓度和流量分别通过臭氧浓度监测仪和气体流量计进行测定,反应后的尾气经臭氧尾气吸收器吸收后排放。