晶面重构Ti₄O₇电极

活性氯产率比肩商用阳极

通过应变诱导晶面重构，将活性位点从氧切换为钛，大幅提升活性氯生成速率并抑制寄生析氧反应。

Kuanchang, He · Li, Wei · 马金星 · Yuan, Kang · 刘倩 · 张敏 · 吕斯濠 · 程发良 · 邢德峰

Nature Communications 2026

具体参数

活性氯生成速率

0.19 mg·min⁻¹·cm⁻²

活性氯生成速率

0.33-0.35 mg·min⁻¹·cm⁻²

技术优势

高能晶面可控暴露

通过3D打印与电场诱导，把热力学不利的(0 2 -2)晶面变成主导面，解决了晶体生长中高能面难以稳定存在的瓶颈，为晶面工程提供通用范式。

活性位点切换到钛

重构后的(0 2 -2)晶面使活性中心从氧原子变为钛原子，极大增强了活性氯生成的本征活性，从而大幅提升反应速率。

抑制寄生析氧

新暴露的钛活性位点对活性氯生成选择性高，显著降低副反应水氧化，提升电流效率。

性能超越工业阳极

在流动反应器中，活性氯生成速率达0.33-0.35 mg·min⁻¹·cm⁻²，超过工业尺寸稳定阳极，且停留时间短至2.9-8.9秒，适合连续生产。

应用场景

• 电催化：提供高活性晶面电极，提升电催化反应速率。
• 电化学与储能：高效活性氯电合成，用于水处理和消毒。
• 催化材料：晶面工程策略可推广至其他催化材料设计。
• 氢能全产业链：抑制析氧副反应，提高电解过程能效。
• 3D打印：集成3D打印制备电极，实现晶面可控。