3D打印的镍基电催化剂可实现高效的析氢

来源：长三角G60激光联盟

据悉，水电解是利用可再生能源生产氢气的有效方法。开发具有成本效益的电催化剂，用于在碱性介质中进行高效耐用的析氢反应，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的应用。

近日，由SARI Tang Zhiyong教授和Zhang Jie副教授领导的研究小组提出了一种新颖的光固化3D打印方法，直接制造具有独特面筋状立方体结构和强催化剂-基底相互作用的结构化镍基电催化剂。

该研究发表在Nano Energy上。

△催化剂的形态特征。

光固化3D打印的制造成本比选择性激光熔化3D打印低得多，自由度和打印精度也比直接墨写3D打印高得多。

基于这项技术，研究人员优化了印刷浆料的组成和后处理过程。所得电极表面呈现出面筋状立方结构，其中Ti以无定形状态存在，与Ni发生强烈相互作用，导致活性位点增加，电解性能改善.

定制的镍基电极具有出色的耐久性和出色的低过电位，超过了商用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中的电催化性能 M KOH溶液。

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能势垒，从而增强了析氢反应。

△Ti-Ni-NS的长期稳定性测量。

这项工作为精确制备结构型无贵金属催化剂提供了一种新颖的策略，该催化剂在碱性水电解中具有增强的活性。此外，开发的光固化3D打印方法为制造具有复杂3D架构的低成本电催化剂提供了另一种选择。

来源：Direct photo-curing 3D printing of nickel-based electrocatalysts for highly-efficient hydrogen evolution, Nano Energy (2022). DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107615