激光诱导石墨烯电催化剂快速筛选平台：推动高效碱性水电解的低成本创新路径

本文推荐一种基于激光诱导石墨烯（LIG）的微型化电催化剂筛选平台，该技术通过快速、低成本方式评估碱性水电解中析氢反应（HER）和析氧反应（OER）催化性能，显著提升电子传输速率（k°＝2.03×10?3 cm·s?1）和电化学活性表面积（ECSA＝15.5 mm2），为可持续氢能开发提供高效环保的解决方案。

　　

Highlight

激光诱导石墨烯（LIG）是一种具有3D多孔结构的先进纳米材料，可通过CO₂激光直接辐照柔性聚酰亚胺表面实现图案化。这种无需掩模、无粘合剂且环保的工艺，支持快速大规模生产并增强电化学性能，使LIG成为电催化应用的理想候选材料。

Materials and reagents

聚酰亚胺基底片购自美国Utech Products公司（Kapton宽度12英寸）。氧化钴（Co₃O₄, 99.5%）、氧化钌（RuO₂, 99.9%）和10 wt% Pt/C催化剂购自Sigma Aldrich，用于激光诱导石墨烯电极的电化学基准测试，所有化学品未经纯化直接使用。蒸馏水用于配制全部电解液。实验中采用三种氧化还原探针：[Fe(CN)₆]^3?/4?、氢醌（HQ）和六氨合钌(III)氯化物（HRC）。

Morphological and structural characterization

X射线衍射（XRD）结果（图1C）与既往报道数据一致。衍射图谱在2θ＝17.66°处显示第一个峰，对应氧化石墨烯结构（层间距d＝5.016 ?）。此外，在2θ＝25.82°处出现显著的C(002)峰（d＝3.446 ?），为典型石墨烯/石墨结构特征。氧化石墨烯的存在表明石墨化过程不完全。

拉曼光谱显示LIG材料在1350 cm^?1（D峰）和1580 cm^?1（G峰）处具有特征峰，强度比I_D/I_G＝0.95，证实缺陷丰富的纳米晶石墨烯结构。

Conclusions

激光诱导石墨烯（LIG）电极成功制备，并在循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）测试中展现出卓越的电化学性能，优于传统玻碳电极（GCE）。其3D多孔结构提供了高活性表面，促进快速异相电子转移，确保高效电子传输，并为催化反应提供丰富活性位点。