仿木超材料催化剂

强度高通量大

通过双峰孔隙解耦力学、传输与催化性能，实现了水净化中强度与通量的协同提升。

Lei, Zhang · Liu, Hanwen · 宋波 · Gu, Jialun · Lanxi, Li · Wenhui, Shi · Gan, Li · Shiyu, Zhong · Liu, Hui · Wang, Xiaobo · Fan, Junxiang · Zhang, Zhi · Pengfei, Wang · 姚永刚 · Yusheng, Shi · Lu, Jian

Nature Communications 2024

参数信息

单位体积强度提升倍数

3 ×

单位体积表面积提升倍数

3 ×

归一化反应动力学提升倍数

4 ×

技术优势

强度与通量解耦

双峰孔隙结构将力学支撑与流体通道分离，避免了传统多孔材料中强度与渗透性的相互制约。

催化效率提升4倍

在70%重叠率下，归一化反应动力学是传统微晶格的4倍，归因于更高的表面积和优化的流动路径。

表面活性增强

电化学修饰Co进一步提升了催化功能，与3D打印结构协同增强反应活性。

应用场景

• 流动催化：作为流动反应器内构件，利用双峰孔道提升催化接触面积与传质效率，适合连续流催化过程。
• 液流电池：高强度多孔结构可充当电极或流场板，提供高比表面积和低流阻，提升电池功率密度。
• 3D打印功能材料：展示金属3D打印与后处理结合可定制多尺度结构，为功能材料设计提供新范式。
• 水净化：可直接作为催化滤芯使用，高强度耐受高流速冲刷，同时保证高处理效率。