3D打印的镍基电催化剂可实现高效的析氢

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水电解是利用可再生能源生产氢气的有效方法。开发经济高效的碱性介质中高效持久的析氢反应电催化剂对于满足日益增长的氢气需求至关重要。

Ni基电极光固化3D打印示意图。图片来源：SARI

铂族金属在析氢反应中表现出优异的活性，但其高昂的成本阻碍了其广泛应用。

最近，由SARI Tang教授和张杰副教授领导的研究团队提出了一种新颖的光固化3D打印方法，直接制备了具有独特类麸质立方结构和强催化剂-基质相互作用的结构化镍基电催化剂。

该项研究发表在《Nano》杂志上。

催化剂的形态特征。

光固化3D打印的制造成本远低于选择性激光熔化3D打印，而自由度和打印精度则远高于直接墨水书写3D打印。

基于该技术，研究人员优化了印刷浆料的成分和后处理工艺，得到的电极表面呈现类似面筋的立方体结构，其中Ti以非晶态存在，与Ni发生强烈相互作用，导致活性位点增多，电解性能提高。

定制的镍基电极表现出优异的耐久性和极低的过电位，超越了商业 Pt/C 催化剂和大多数最先进的电催化剂。

不同催化剂在1.0 M KOH溶液中的电催化性能。

密度泛函理论计算进一步表明，Ti掺杂降低了水解离能垒和氢的能垒，从而增强了析氢反应。

Ti-Ni-NS的长期稳定性测量。

本研究为精确制备结构化无贵金属催化剂提供了一种新方法，以提高碱性水电解活性。此外，所开发的光立体 3D 打印方法为制造具有复杂 3D 结构的低成本电催化剂提供了另一种选择。

来源：基于的 3D 照片，Nano（2022 年）。DOI：10.1016/j..2022。