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南科大Adv. Sci.: 3D打印立大功！打印出Ti64基晶格電催化劑用于穩定析氧

電催化水分解是一種持久的制氫策略，但析氧反應(OER)的緩慢動力學極大地限制了該技術的大規模應用。因此，開發高效且非貴重的催化材料對于加速OER的緩慢動力學至關重要。然而，目前使用的催化劑載體(如泡沫銅)具有較差的耐腐蝕性和結構穩定性。

基于此，南方科技大學白家鳴和鄧輝等通過選擇性激光熔化的3D打印技術，設計了一種以耐腐蝕且堅固的Ti-6Al-4V鈦合金晶格作為催化劑載體的新型3D獨立電極。

值得注意的是，Ti64晶格表現出幾個有利的特性，例如在堿性介質中具有良好的耐腐蝕性、優異的機械穩定性、良好的導電性和大的表面積。研究人員在Ti64晶格表面涂覆高活性Cu(OH)₂@CoNiCH催化劑后，構建了獨特的微/納米級分層多孔結構(包括通過結構設計形成的微米級孔和核殼Cu(OH)₂@CoNiCH催化劑)這些都有助于提高電催化活性。該催化劑在30 mA cm^-2電流密度下具有355 mV的低過電位和125.3 mV dec^-1的Tafel斜率。

密度泛函理論(DFT)計算分析表明，CoNiCH納米刺主要有助于提高OER性能，并且CoNiCH的Ni活性位點比Co位點提供了更快的*O中間體吸附，有助于加速整個氧化還原反應；DOS計算還證實了CoNiCH中Ni位點的積極作用，并通過雙原子摻雜策略優化了CoNiCH的電子轉移。

Ti64催化劑載體具有良好的機械穩定性和耐腐蝕性，還可用于工業廢水電解制氫，此外，3D打印技術可用于設計適合各種應用的各種基板結構。未來更多3D打印電極將被引入電催化、光催化、電池等應用領域，實現清潔能源的制備和碳中和。

3D Printing of Multiscale Ti64-Based Lattice Electrocatalysts for Robust Oxygen Evolution Reaction. Advanced Science, 2022. DOI: 10.1002/advs.202201751

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