本發明屬于水處理與電催化，具體涉及一種熱沖擊誘導催化電極、制備方法及其廢水處理應用。
背景技術：
1、工業化和城鎮化進程的加快，導致氣候變化、水質惡化、水資源短缺成為全球面臨的嚴峻挑戰。制藥、紡織、化工、石化等行業產生的工業廢水中含有大量難降解或生物難降解有機污染物（如天然有機物、工業化學品、藥物、農藥等），對生態環境造成嚴重負面影響，因此開發高效可持續的廢水處理技術成為亟待解決的技術問題。
2、混合金屬氧化物電催化氧化技術因具有處理效率高、操作簡便、設備制造簡單、無需投加化學藥劑、無二次污染且降解徹底等優勢，在水處理領域具有廣闊的市場前景。電極作為電催化氧化反應器的核心部件，其金屬基底表面負載的催化材料層是電催化氧化反應的發生場所，直接決定水處理過程的整體性能。現有技術多通過精準控制催化劑表面原子結構與晶面裸露、調制表面官能團與活性位點、調控界面效應與載體-催化劑耦合作用等策略優化催化性能，但這些策略存在合成過程復雜、后處理費力、反應條件苛刻且易產生環境污染物等問題，極大限制了其大規模工業化應用。
3、近年來，熱處理被認為是調控混合金屬氧化物電極結構與優化性能的重要手段，其可影響涂層的結晶性、結合強度、電子結構及催化性能。例如，專利cn120443217a提出通過前驅體定向金屬基底噴涂結合熱處理-快速淬火（液氮急冷、冰水淬火或梯度控溫冷卻）工藝，利用陣列限域效應驅動原子層級固溶體重構，形成異質界面耦合的催化活性層，以提升電極的機械穩定性與反應動力學。但該熱處理-快速淬火工藝存在顯著缺陷：會增強金屬基底的電子散射，導致電阻升高、導電性降低；同時會引發催化層陣列限域坍塌、晶格畸變及位錯密度增加，進而降低催化活性，最終影響電極在水處理過程中的整體效能和產生消毒副產物。
4、因此，亟需開發一種可兼顧催化活性、導電性與穩定性平衡，且制備工藝簡單、易于工業化大規模生產的催化電極，以解決現有技術的不足。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種熱沖擊誘導催化電極、制備方法及其廢水處理應用，通過高通量篩選淬火介質、熱沖擊誘導條件，構建一種兼顧活性、導電性與穩定性平衡混合金屬氧化物熱沖擊誘導催化電極，調控介觀尺度表面固溶體混合金屬氧化物的晶粒尺寸、表面羥基化及缺陷濃度和相組成、高密度活性位點暴露，減少淬火誘導殘余應力阻礙電子遷移導致導電性差；調控宏觀尺度催化層均勻多孔泥裂結構，進而增加電化學活性表面積，提高催化劑利用率，促進快速去除析出氣體，強化傳質效果，增強水處理過程污染物、電解質等反應物與產物的擴散與傳遞、改善電極整體導電性及催化層各界面間的接觸，而且過程簡單，能夠實現工業級別的大規模制備。
2、本發明第一方面在于提供一種熱沖擊誘導催化電極，該催化電極包括：
3、鈦金屬基底；
4、以及形成于所述鈦金屬基底表面的混合金屬氧化物催化層；
5、其中，所述混合金屬氧化物催化層具有富羥基化表面、高比表面積和大孔容，其微觀結構為含有納米級晶粒的均勻泥裂狀多孔結構；
6、混合金屬氧化物催化層表面的羥基密度大于2.40×1015個/cm2；
7、混合金屬氧化物催化層的比表面積大于26.00m2/g；
8、混合金屬氧化物催化層表面的總孔容大于0.08cm3/g，孔徑范圍小于~95.46-98.77nm，測量條件為相對壓力p/po=0.98。
9、在本發明第一方面中，作為一種優選的實施例，所述混合金屬氧化物催化層中的金屬元素選自釕、銥、鈷、錫、鉭、鉑、鋅、鎢、鍶、鈦、鈮、鉬、鈰、銠、鈀中的兩種或兩種以上；所述納米級晶粒的尺寸為8-20nm。
10、本發明第二方面在于提供一種熱沖擊誘導催化電極的制備方法，包括以下步驟：
11、步驟s1：對鈦金屬基材表面進行激光沖擊強化處理，形成介尺度陣列結構的鈦金屬基底；
12、步驟s2：采用浸漬提拉-空間坡流法，在所述鈦金屬基底上負載混合金屬氧化物固溶體前驅體，得到鈦基混合金屬氧化物電極；
13、步驟s3：對鈦基混合金屬氧化物電極進行退火處理；
14、步驟s4：將退火后的電極在一定溫度下取出，并迅速浸入淬火介質中進行熱沖擊淬火處理；
15、步驟s5：對淬火后的電極進行低溫回火處理，隨爐冷卻至室溫，得到所述催化電極。
16、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s1具體包括以下步驟：
17、預處理鈦金屬基材表面；
18、在預處理后的表面涂覆能量吸收層；
19、在所述能量吸收層上覆蓋約束層；
20、采用短脈沖激光束，通過陣列化掃描或光束整形方式，對覆蓋有所述能量吸收層和約束層的鈦金屬基材表面進行激光沖擊強化處理，在所述表面同步形成殘余壓應力層和規則排布的微結構陣列，即所述介尺度陣列基底；
21、去除殘留的吸收層和約束層，完成制備。
22、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s1中，激光沖擊強化處理的參數為：激光環間距0.2-0.8mm，線間距0.03-0.1mm，加工頻率不低于80khz。
23、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s3中，退火處理的條件為：在500-550℃下保溫1小時，升溫速率為5-10℃/分鐘。
24、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s4中，所述淬火介質為濃度為1-8wt%的過氧化氫水溶液。
25、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s4中，進行淬火處理的溫度為405-465℃。
26、在本發明第二方面中，作為一種優選的實施例，所述步驟s5中，回火處理的條件為：在280-350℃下保溫1小時。
27、本發明第三方面在于提供一種熱沖擊誘導催化電極在廢水處理或綠色消毒場景中的應用。
28、相比現有技術，本發明的有益效果在于：
29、(1)本發明采用激光沖擊基底、浸漬提拉-空間坡流法負載金屬氧化物固溶體、退火+淬火+回火工藝處理電極表面結構形貌制備熱沖擊誘導催化電極，過程簡單高效，顯著降低了成本，易于實現工業級別的大規模制備，催化活性、導電性、穩定性與耐腐蝕能力強且兼顧三者平衡；
30、(2)本發明制備的混合金屬氧化物熱沖擊誘導催化電極，回火淬火過程使得催化層擴大外表面寬裂紋概率分布和提供內表面光滑島狀結構，顯著增大催化層的比表面積；形成的晶粒細化均勻，暴露更多有效活性位點，析氧過電位明顯增加，析氯過電位明顯降低，有利于反應過程中析出氣體擴散，提高了催化劑利用率，強化反應過程傳質效果；
31、(3)本發明篩選的淬火介質除具有常規控溫急冷調控形貌結構作用外，亦可在急冷過程中產生活性氧物種，優化催化劑氧化態、增強析氯反應（cer）活性；分解表面吸附污染物，清潔電極表面，可能暴露更多活性位點；
32、(4)本發明采用低溫回火消除淬火應力，減少晶格畸變，促使過飽和溶質原子（如碳）析出，減少固溶體電子散射，電極基底和催化層電阻率降低約10-35%，同時保持催化活性；
33、⑸本發明采用h2o2室溫短時間處理結合后續退火、回火工藝以修復涂層缺陷，亦可用于再生舊電極，提升活性與使用壽命。
34、(6)本發明電極的催化層具有富羥基化表面，羥基作為關鍵活性物種，可顯著提升電催化氧化反應效率，尤其對含難降解有機污染物的廢水具有高效降解能力；同時，催化層為含有20nm以下納米級晶粒的均勻泥裂狀多孔結構，具有超大比表面積，可暴露大量活性位點，進一步強化催化性能。