产品经理|顶刊综述：3D打印块体金属玻璃（5）( 二 )

大规模用于废水处理的3D NP-Cu催化剂的应用可行性进行了实践。玻璃态扇形的部件，表面为纳米多孔Cu层采用了3D打印和化学去合金化工艺进行了制备，见图49a-b 。这一Mo的动态失效通过旋转纳米结构的风扇叶片来测试，表明Mo溶液可以在8min内完全脱色，见图49c 。显示出3D打印的扇形催化剂的优异机械性能。通过培养大豆的种子这一简单的测试方法来评估处理的废水的毒性。如图49d-f所示，这些种子在采用原始的MO溶液进行培育的时候是不可能取得成功的，但在处理后的Mo溶液在进行降级处理之后，可成功的发芽和开始生长，显示出废水在处理后是无害的。这一技术已经延伸到制备各种纳米多孔金属的处理上，如Ag和Au等。

▲图49.（ab）3D打印的BMG扇形叶片在化学去合金化之前和之后的照片；（c）在MO溶液中间隔1min之后使用视频进行的利用去合金化的3D打印的BMGs的失效过程；（d）去合金化后的扇形叶片在一个完全的MO失效后的照片；（ef）去合金化后的扇形叶片在MO溶液处理之后和没有经过处理的溶液在vigna radiate种子进行生长的照片
尽管组合3D打印和化学去合金化技术在制备金属基（如Cu）的三维等级多孔结构上具有巨大的潜力且可以提高其催化性能，该工艺存在合成相对复杂的特点，这在作为催化剂的时候会增加成本。此外， NP-Cu的可重复使用性能并不理想。最近， Liang等人则直接利用SLM技术来制备多孔的部分晶化的Fe基催化剂（Fe70Cr5Ni3Mo3W9Si5B5），见图50a ，是采用原位析出α-Fe催化剂弥散在非晶的基体中来实现的，这一打印的BMGC催化剂在硫化物发射性反应中没有明显的效率下降且可重复使用性达到45倍以上，见图50b所示。然而， 3D打印的Fe基催化剂其背后的增强的可重复使用性能的机理尚不清楚。为了理解结构变化（如部分晶化）对3D打印的Fe基催化剂的催化性能的影响， Liang等人则实施了对SLM制造的BMG在550℃进行退回处理以获得不同比例的非晶相。经过这种处理后， Mo失效的催化性能极性了评估。图50c则显示了3D 打印的BMGC和退火的BMG（550℃@5min）的CRD 。可见，非晶相的体积分数在退火后从80%下降到54% 。图50d则显示了打印的沉积态和退火后的BMGC的催化性能，结果表明沉积态的样品具有相对较高含量的非晶相，呈现出比退火态相对较好的失效特性。退火态的样品含有较低的体积的玻璃相。这一结果表明非晶相对Mo失效来说是至关重要的。

▲图50.（a）SLM技术制备的多孔Fe基BMG复合材料催化剂；（b）3D打印的催化剂在硫化物为基础的辐射中（失效材料为BR3B-A织物溶剂）的可重复使用性能；（c）XRD衍射结果；（d）SLM制造的沉积态和在 550 ?C进行退火处理之后的多孔Fe基MG复合材料的催化性能
为了进一步的拓展3D打印Fe基BMGs的可重复使用性能。 Yang等人设计和制造了一个高效和可重复使用的催化剂。通过应用Cu作为还原剂来加速Fe（III）?Fe（II）的氧化还原反应，是使用SLM制备的三维多孔FeP基BMG 。如图51a所示， RhB可以完全在5min内被3DP Mg/Cu催化剂所移除。除了RhB ，另外的织物污染剂如Mo和混合织物污染溶剂（RhB+Mo），也可以迅速被这一3D打印的Mg/Cu复合材料催化剂取色和矿物化。见图51b和c所示。更为重要的是， 3DP Mg/Cu催化剂可以在对RhB进行失效的过程中重复使用次数高达73次，而不存在明显的效率下降（大于80%）。如图51d和e所示。只循环73次，失效效率和失效速率开始些微下降，这可能是由于表面活性下降的缘故。然而， 3DP Mg/Cu催化剂的衰退可以通过酸处理而使其性能得到重新激活，重新激活之后， 3DP Mg/Cu可以再使用30多次而没有显著的效率下降。由于催化剂的下降能力同它的表面积（SA）和初始的织物浓度（C0）相关， SA和C0的正常反应速率常数作为最重要的催化活性，同以前的工作进行了比较。如图 51f所示，内在的催化活性和3DP Mg/Cu的可重复使用性能同其他Fe基芬东（Fenton ，一种化学处理方法）催化剂的性能要优异的多，同时还原剂到活性催化剂并集成到三维催化剂中，相信可以极大地用于调制催化剂的性能用以高效和可持续的废水还原处理。