激光技術(shù)在催化材料開(kāi)發(fā)與能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用

摘 "要：文章介紹了激光技術(shù)在催化材料開(kāi)發(fā)與能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用，包括激光金屬3D打印制備催化電極、激光輔助金屬催化材料的合成以及激光在能源轉(zhuǎn)化方向的應(yīng)用案例。認(rèn)為激光技術(shù)為催化材料的制備和能源轉(zhuǎn)化提供了新穎的途徑，然而目前仍停留在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，需進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)以實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。未來(lái)，隨著激光技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和優(yōu)化，其在催化材料開(kāi)發(fā)和能源轉(zhuǎn)化中的潛力將得到更充分的發(fā)揮，為相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)更多創(chuàng)新性和實(shí)用性的突破。

關(guān)鍵詞：激光技術(shù)；催化材料；激光輔助；能源轉(zhuǎn)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TN249 " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " "文章編號(hào)：2096-3769（2024）06-073-06

能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的背景和需求根植于全球日益增長(zhǎng)的能源需求與環(huán)境問(wèn)題。隨著化石燃料資源的逐漸枯竭和氣候變化的加劇，尋找高效、清潔的能源解決方案成為全球的重要任務(wù)。能源轉(zhuǎn)化的核心目標(biāo)是將不同形式的能量高效地轉(zhuǎn)換，從而提高能源使用效率并減少環(huán)境負(fù)擔(dān)。例如，將太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化為電力或化學(xué)能，是應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和減少溫室氣體排放的關(guān)鍵途徑。在這一過(guò)程中，催化材料的作用變得尤為重要。催化材料是指能夠加速化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，它們?cè)谀茉崔D(zhuǎn)化技術(shù)中扮演著至關(guān)重要的角色。這些材料不僅提高了反應(yīng)速率，還優(yōu)化了能源轉(zhuǎn)化過(guò)程的效率。例如，在氫氣生產(chǎn)、電池技術(shù)和新能源合成中，催化劑的高效性直接影響著能源的利用和成本效益。催化材料的研發(fā)和應(yīng)用，尤其是高活性和選擇性催化劑的開(kāi)發(fā)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)綠色能源技術(shù)和推動(dòng)環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的影響。因此，催化材料的研究不僅關(guān)注其基本性質(zhì)，還需要不斷探索其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的優(yōu)化路徑，以提高整體能源轉(zhuǎn)化效率和經(jīng)濟(jì)性。激光技術(shù)的出現(xiàn)，為催化材料的研究和能源轉(zhuǎn)化過(guò)程的優(yōu)化提供了強(qiáng)有力的支持。激光技術(shù)以其高精度、高能量密度和可調(diào)控性，廣泛應(yīng)用于催化材料的制備、表征和性能測(cè)試。激光技術(shù)可以用來(lái)探測(cè)催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，揭示其反應(yīng)過(guò)程，從而幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)更高效的催化劑。此外，激光在能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用，如激光驅(qū)動(dòng)的光催化反應(yīng)，為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化和環(huán)境凈化提供了新的思路和方法。激光技術(shù)的這些應(yīng)用，不僅提高了催化材料的研究效率，還推動(dòng)了能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)步。本文詳細(xì)介紹了適用于制備催化劑的激光技術(shù)和對(duì)應(yīng)的應(yīng)用案例，并對(duì)激光技術(shù)在催化領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

一、激光技術(shù)

1.激光技術(shù)概述

激光技術(shù)是一種基于光的放大原理的技術(shù)，激光的全稱(chēng)是“光放大通過(guò)受激輻射發(fā)射”。激光的產(chǎn)生依賴(lài)于受激輻射過(guò)程，其中粒子被激發(fā)到更高的能級(jí)，當(dāng)它們回到較低能級(jí)時(shí)，釋放出具有相同波長(zhǎng)、相位和方向的光子。激光的核心組成部分包括激光介質(zhì)、泵浦源和光學(xué)諧振腔。激光介質(zhì)可以是固體、氣體或液體，其特性決定了激光的波長(zhǎng)和顏色。泵浦源提供能量以激發(fā)介質(zhì)中的原子或分子，光學(xué)諧振腔則通過(guò)反射和放大光子來(lái)增強(qiáng)激光束的強(qiáng)度。激光具有許多獨(dú)特的屬性，如高度的單色性、方向性和相干性，這使得它在科學(xué)、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[1][2][3]。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，激光用于眼科手術(shù)和皮膚治療；在工業(yè)領(lǐng)域，激光用于切割、焊接和標(biāo)記；在通信領(lǐng)域，激光則用于光纖通信，提供高速數(shù)據(jù)傳輸。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，激光技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，為各行各業(yè)帶來(lái)了顯著的創(chuàng)新和效率提升。激光技術(shù)的種類(lèi)包括氣體激光（如氦氖激光）、固體激光（如鈦寶石激光）、半導(dǎo)體激光和光纖激光等，每種類(lèi)型都有其獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域和優(yōu)勢(shì)。

2.固體激光

固體激光器使用摻有稀土或過(guò)渡金屬離子的固體材料（如晶體或玻璃）作為增益介質(zhì)。常見(jiàn)的例子包括釹摻鋁石榴石（Nd：YAG）激光器[4][5]。這種激光器具有較高的輸出功率和較好的光束質(zhì)量，適合用于激光打標(biāo)、焊接和切割等工業(yè)應(yīng)用。固體激光器的優(yōu)點(diǎn)在于其穩(wěn)定性和可靠性，能夠在各種環(huán)境條件下保持性能。其輸出波長(zhǎng)通常為可見(jiàn)光或近紅外范圍，具有較好的調(diào)節(jié)性。

3.氣體激光

氣體激光器以氣體混合物作為增益介質(zhì)，其中氦-氖激光和二氧化碳（CO2）激光器是最常見(jiàn)的類(lèi)型[6]。氦-氖激光器主要用于低功率的應(yīng)用，如激光打印和光譜學(xué)。CO2激光器則能產(chǎn)生高功率輸出，廣泛用于金屬切割和焊接等工業(yè)應(yīng)用。氣體激光器具有優(yōu)良的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)能力和高能效，但通常需要較大的設(shè)備和穩(wěn)定的氣體供應(yīng)。其應(yīng)用范圍從科研實(shí)驗(yàn)到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)都有涵蓋。

4.光纖激光

光纖激光器使用摻有稀土元素的光纖作為增益介質(zhì)。這種激光器具有極高的光束質(zhì)量和能效，能夠輸出高功率且穩(wěn)定的激光束[7-8]。光纖激光器在通信、醫(yī)療和工業(yè)加工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其在光纖通信中發(fā)揮了重要作用。其主要優(yōu)勢(shì)在于其緊湊的尺寸和優(yōu)良的熱管理性能，使得其在各種環(huán)境下都能夠保持高效運(yùn)行。光纖激光器的波長(zhǎng)范圍可調(diào)，滿(mǎn)足不同應(yīng)用需求。

二、能源轉(zhuǎn)化中的催化材料

催化材料在能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中扮演了至關(guān)重要的角色，通過(guò)提升反應(yīng)速率和選擇性，幫助實(shí)現(xiàn)高效的能源轉(zhuǎn)換。催化劑是加速化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，它們通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)提高反應(yīng)速率。主要的催化材料包括金屬催化劑、金屬氧化物催化劑和碳基催化劑。金屬催化劑如鉑（Pt）、鈀（Pd）和銠（Rh）具有優(yōu)異的催化性能，廣泛應(yīng)用于燃料電池和汽車(chē)排放控制中，例如鉑在氫氣燃料電池中催化氫氣的氧化反應(yīng)。金屬氧化物催化劑如鈦酸鋇（BaTiO2）和錳氧化物（MnO2）在光催化和氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)突出，鈦酸鋇特別適用于光催化分解水產(chǎn)生氫氣。碳基催化劑如活性炭和石墨烯則因其高表面積和優(yōu)良的導(dǎo)電性，常用于電催化和光催化過(guò)程，尤其在電解水制氫和二氧化碳還原反應(yīng)中具有廣泛應(yīng)用前景。催化反應(yīng)的基本機(jī)制包括三個(gè)主要步驟：首先是催化劑表面吸附反應(yīng)物，形成反應(yīng)活性位點(diǎn)；接著，反應(yīng)物在催化劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成中間體或產(chǎn)物；最后，產(chǎn)物從催化劑表面脫附，催化劑恢復(fù)到反應(yīng)前狀態(tài)，以便參與新的反應(yīng)。通過(guò)優(yōu)化催化劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可以顯著提高催化反應(yīng)的效率和選擇性，從而推動(dòng)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)步。催化材料的持續(xù)創(chuàng)新對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源系統(tǒng)至關(guān)重要。

三、激光技術(shù)在能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用

1.金屬3D打印制備催化電極

金屬3D打印技術(shù)利用激光束熔化金屬粉末，逐層構(gòu)建復(fù)雜的金屬部件。激光精確控制加熱和熔化過(guò)程，確保高精度和優(yōu)質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)。該技術(shù)適用于制造復(fù)雜幾何形狀的零件，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療、汽車(chē)等行業(yè)，具有生產(chǎn)效率高、材料利用率好等優(yōu)點(diǎn)。金屬3D打印技術(shù)在催化電極的制備中具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和高性能催化劑的制造。傳統(tǒng)的催化電極通常需要復(fù)雜的制造過(guò)程，而金屬3D打印通過(guò)逐層添加材料的方式，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程并提高了制造精度。這種技術(shù)不僅能縮短生產(chǎn)周期，還能降低成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的設(shè)計(jì)自由度。目前，已有研究利用金屬3D打印技術(shù)構(gòu)筑用于催化的電極。Martin Pumera等人使用選擇性激光熔化技術(shù)制造不銹鋼籠狀電極[9]，經(jīng)過(guò)電化學(xué)改性后用于水氧化。利用此方法，他們同時(shí)制作了不銹鋼網(wǎng)狀電極[10]和帶狀電極[11]。

金屬3D打印催化電極的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是其能夠創(chuàng)建具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的電極，這些結(jié)構(gòu)可以顯著提高催化反應(yīng)的表面積和反應(yīng)活性。例如，通過(guò)3D打印可以設(shè)計(jì)出具有多孔結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或蜂窩狀結(jié)構(gòu)的電極，這些結(jié)構(gòu)有助于增加催化劑的有效表面積，改善反應(yīng)物和催化劑之間的接觸，從而提升催化效率。傳統(tǒng)方法很難制造出這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而金屬3D打印技術(shù)使這一目標(biāo)變得可行。在具體應(yīng)用中，金屬3D打印催化電極廣泛用于燃料電池、金屬空氣電池和電解水制氫等領(lǐng)域。Jun Ding等人通過(guò)優(yōu)化3D蜂窩狀不銹鋼電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了其電化學(xué)性能和耐腐蝕性，使其在水分解反應(yīng)中表現(xiàn)出顯著的性能提升[12]。在燃料電池中，3D打印電極能夠通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)來(lái)提高電池的功率密度和運(yùn)行效率。例如，通過(guò)設(shè)計(jì)高效的流體流動(dòng)通道，可以提高燃料的分布均勻性，減少電池內(nèi)部的能量損失[13]。

此外，金屬3D打印還允許對(duì)催化電極進(jìn)行個(gè)性化定制和快速迭代。研究人員可以在設(shè)計(jì)階段對(duì)電極的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。同時(shí)，這種技術(shù)支持材料的多樣化選擇，使得電極可以根據(jù)特定催化反應(yīng)的需求，選擇合適的金屬合金或復(fù)合材料，提高催化性能。Jun Ding同時(shí)利用SLM技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種高效的“Shellular”電極，通過(guò)將納米晶Ni3Nb嵌入到NiFe-OOH基質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)了在低過(guò)電位下高達(dá)1 500 mA/cm2的電流密度，提升了水電解的工業(yè)應(yīng)用潛力[14]。盡管金屬3D打印在催化電極制備中具有諸多優(yōu)勢(shì)，但也面臨一些挑戰(zhàn)，如打印過(guò)程中的材料一致性和耐久性問(wèn)題。為了克服這些挑戰(zhàn)，持續(xù)的技術(shù)改進(jìn)和材料研究是必要的。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，金屬3D打印催化電極有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，實(shí)現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)的催化反應(yīng)過(guò)程。

2.激光輔助金屬催化材料的合成

在催化領(lǐng)域，金屬催化材料扮演著至關(guān)重要的角色，其種類(lèi)涵蓋了從簡(jiǎn)單合金到高熵合金的多種形式，每種材料都在特定的催化反應(yīng)中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)單合金通常由兩種或少量幾種金屬組成，通過(guò)調(diào)整金屬成分的比例，可以?xún)?yōu)化催化劑的性能。例如，鉑-鈀合金催化劑在汽車(chē)尾氣凈化中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，能夠有效催化氮氧化物的還原反應(yīng)。這類(lèi)合金由于其合成工藝簡(jiǎn)單、成本較低，廣泛應(yīng)用于實(shí)際催化過(guò)程中。高熵合金的優(yōu)異性能來(lái)源于其獨(dú)特的高熵效應(yīng)和復(fù)雜的相結(jié)構(gòu)，這些特性使其在催化反應(yīng)中能夠展現(xiàn)出較高的活性和穩(wěn)定性。此外，這些合金在催化過(guò)程中表現(xiàn)出良好的抗毒化能力，能夠在高負(fù)荷和高強(qiáng)度反應(yīng)條件下維持穩(wěn)定的催化活性，這對(duì)許多工業(yè)催化應(yīng)用至關(guān)重要。

Lelun Jiang等人提出了一種名為激光水相燒蝕（LATW）的方法，能夠快速簡(jiǎn)單地合成多種金屬和合金微納米顆粒[15]，通過(guò)利用納秒脈沖激光在透明玻璃基板上燒蝕金屬薄膜，LATW成功合成了銅微顆粒、Cu2O納米顆粒、金納米顆粒以及復(fù)雜的合金納米顆粒（如Au-Ag-Cu、Au-Ag-Cu-Pt和Au-Ag-Cu-Pt-Ni）。該方法允許精確控制顆粒的組成和尺寸，展示了LATW在多種微納米材料合成中的高效性和靈活性。

隨著催化需求的日益復(fù)雜，對(duì)催化劑的性能要求也越來(lái)越高，高熵合金（HEAs）作為一種新型材料逐漸受到關(guān)注。高熵合金由五種或更多金屬元素以接近等摩爾比的比例組成，具有高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的催化性能。其核心優(yōu)勢(shì)在于多種金屬元素的綜合效應(yīng)，這不僅提升了催化劑的活性，還顯著增強(qiáng)了其耐久性。例如，高熵合金中的鉻、銅、鐵、鎳和鉬等元素可以形成獨(dú)特的合金結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)催化劑對(duì)各種反應(yīng)物的選擇性和耐高溫性，使其在高溫和惡劣條件下仍保持良好的催化性能。

Lelun Jiang 及其團(tuán)隊(duì)提出了一種激光刻寫(xiě)方法，用于在空氣中合成單相固溶體高熵合金納米顆粒（HEA-NPs）[16]，該方法利用二氧化碳激光器激光誘導(dǎo)的亞穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)和基板輔助的空間限制效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了在原子級(jí)別上可調(diào)控的合金組成。具體而言，這種三維多孔石墨烯基板在快速加熱/冷卻過(guò)程中充當(dāng)了微反應(yīng)器，有效地阻止了氧氣與金屬的結(jié)合，從而生成了純合金相。同時(shí)，這種基板還通過(guò)微結(jié)構(gòu)限制效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的成分控制。此外，通過(guò)結(jié)合基于自適應(yīng)設(shè)計(jì)策略的主動(dòng)學(xué)習(xí)方法，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種具有超低過(guò)電位的五元高熵合金納米顆粒催化劑，這種催化劑在鋰-二氧化碳電池中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。這種方法提供了一種簡(jiǎn)單、快速且通用的空氣中高熵合金納米顆粒合成路線(xiàn)，并有潛力結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)加速對(duì)高熵合金的研究。

Zhigang Zou等人通過(guò)脈沖光纖激光器激光掃描燒蝕（LSA）策略合成了PtIrCuNiCr高熵合金（HEA）電催化劑[17]，HEA納米顆粒（NPs）通過(guò)激光掃描燒蝕（LSA）策略在石墨烯基底上制造。首先，將相同原子比的鹽前體加載到石墨烯上，然后在己烷中轉(zhuǎn)移并用脈沖持續(xù)時(shí)間為5納秒的激光照射。激光光子與鹽電子耦合，導(dǎo)致電子溫度迅速升高，鹽層表面轉(zhuǎn)化為熔融池。當(dāng)激光光斑能量超過(guò)熔融閾值時(shí)，鹽層發(fā)生升華、離子化、侵蝕或爆炸，形成高度壓縮的等離子體。等離子體和氣泡的快速加熱產(chǎn)生了氣泡，這些氣泡通過(guò)其約束效應(yīng)在后續(xù)的納米顆粒形成中起到重要作用。最終，鹽層被震蕩波擊出形成納米顆粒。雖然激光脈沖僅持續(xù)5納秒，但從電子吸收激光能量到納米材料的成核和生長(zhǎng)，再到顆粒的凝聚，整個(gè)過(guò)程跨越了多個(gè)時(shí)間尺度。

3.激光在能源轉(zhuǎn)換的應(yīng)用案例

激光在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，其高精度和高能量密度使其能夠有效提升各種能源技術(shù)的效率。這種技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用正在推動(dòng)能源轉(zhuǎn)換的進(jìn)步和優(yōu)化。脈沖激光是一種發(fā)射短時(shí)間、高能量激光脈沖的激光器，與連續(xù)激光相比，它能在極短的時(shí)間內(nèi)集中釋放大量能量。這種激光用于精密加工、材料處理、醫(yī)學(xué)治療等領(lǐng)域，因其能夠在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高能量密度。Weijia Zhou展示了低功率UV脈沖激光如何提升壓電光催化劑的CO2還原效率[18]，通過(guò)對(duì)四方相BaTiO3（BTO-T）施加瞬時(shí)光壓，激光在無(wú)需外部力的情況下產(chǎn)生壓電勢(shì)，彎曲能帶并誘導(dǎo)高效的內(nèi)建電場(chǎng)。這種方法顯著提高了CO產(chǎn)率，并實(shí)現(xiàn)了高效的光催化CO2還原。利用脈沖激光，Zhigang Zou 等介紹了一種新型的激光植入策略，用于在多種基底上（如碳、金屬和氧化物）高效地創(chuàng)造單原子催化劑（SAs）。通過(guò)激光脈沖，這種方法能夠同時(shí)在基底上產(chǎn)生缺陷并分解前體，從而生成金屬單原子，并通過(guò)電子相互作用將其固定在這些缺陷上[19]。這種方法實(shí)現(xiàn)了高達(dá)41.8 wt%的單原子負(fù)載，并能夠合成高熵單原子催化劑（HESAs），其在氫氣析出反應(yīng)中的質(zhì)量活性是商業(yè)Pt/C的11倍。這種激光植入策略為在環(huán)境條件下制備低成本、高密度的單原子催化劑提供了一種簡(jiǎn)單而通用的方法。同時(shí)，脈沖激光在固相合成單原子催化劑[20]、氧化原催化劑合成[21]也有應(yīng)用。

Guowei Yang 等人使用激光氣泡法（LBL）在室溫和常壓下從氨水中高效提取氫氣[22]。與傳統(tǒng)催化方法不同，LBL通過(guò)將脈沖激光聚焦在液體表面下，激發(fā)氨水中的分子，形成等離子體，并生成瞬時(shí)高溫的氣泡。這些高溫和超快冷卻條件下的氣泡提供了高效的氫氣提取環(huán)境，且激光實(shí)際作用時(shí)間僅為每小時(shí)0.36毫秒。LBL方法實(shí)現(xiàn)了驚人的氫氣產(chǎn)率，表明其是一種簡(jiǎn)單、清潔、高效的氫氣提取技術(shù)。Guowei Yang 等人報(bào)道了一種新型的激光還原液體（LRL）方法，用于高效、選擇性地還原二氧化碳（CO2）[23]，該方法在溫和條件下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)12.3 mmol h-1的CO產(chǎn)率，接近100%的選擇性，以及13.3%的激光能量轉(zhuǎn)換效率。LRL過(guò)程中，激光誘導(dǎo)等離子體在小氣泡中產(chǎn)生大量活性物質(zhì)，伴隨瞬時(shí)極高溫度，這使得CO2還原反應(yīng)在高溫下迅速進(jìn)行。快速冷卻過(guò)程抑制了反向反應(yīng)，保持了產(chǎn)品在初始階段。熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的協(xié)同作用導(dǎo)致了高產(chǎn)率和高選擇性，為在環(huán)境條件下的CO2還原提供了一種新方法。

四、結(jié)語(yǔ)和展望

激光技術(shù)在催化材料開(kāi)發(fā)與能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域顯示了顯著的潛力，其高精度控制和高能量密度對(duì)研究和應(yīng)用具有深遠(yuǎn)影響。通過(guò)激光技術(shù)，催化劑的合成過(guò)程和結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到了顯著提升，同時(shí)為催化性能的深入分析提供了強(qiáng)有力的工具。激光金屬3D打印催化電極、激光輔助金屬催化材料的合成，以及在能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用案例，展示了激光技術(shù)在這些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和創(chuàng)新性。然而，目前這些應(yīng)用仍主要處于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，實(shí)際應(yīng)用尚需進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。展望未來(lái)，隨著激光技術(shù)的不斷進(jìn)步和優(yōu)化，預(yù)計(jì)其在催化材料開(kāi)發(fā)和能源轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用將更加廣泛和深入。這將為相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)更多的創(chuàng)新突破和實(shí)用解決方案，推動(dòng)科技發(fā)展，并促進(jìn)綠色能源和可持續(xù)技術(shù)的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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Application of Laser Technology in the Development of

Catalytic Materials and Energy Conversion

HUANG Bang-cai

（Tianjin Sino-German University of Applied Sciences， Tianjin 300355， China）

Abstract： This paper introduces the application of laser technology in the development of catalytic materials and energy conversion， including the preparation of catalytic electrodes by laser metal 3D printing， the synthesis of laser-assisted metal catalytic materials， and the application cases of laser in energy conversion. It is believed that laser technology provides a novel way for the preparation of catalytic materials and energy conversion， but it is still in the experimental verification stage， and further research and development are needed to achieve practical applications. In the future， with the continuous progress and optimization of laser technology， its potential in the development of catalytic materials and energy conversion will be more fully exploited， bringing more innovative and practical breakthroughs to related fields.

Key words： Laser Technology； Catalytic Materials； Laser-assisted； Energy Conversion