三维（3D）打印技术的优势，如快速成型和在任何设计中自由定制电极，已经提高了传统电化学研究的基准。此外，3D打印电极还可以方便地容纳其他有源层，用于储能、催化和传感器等不同应用。为了在保持精细形貌的同时增强复杂的三维结构，原子层沉积(ALD)技术的保形沉积是一种有效的解决方案。
近日，捷克布尔诺理工大学Martin Pumera报道了一种精确的ALD策略对3D打印纳米碳表面进行涂覆。
文章要点
1）研究人员将3D打印纳米碳/PLA电极在二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中浸泡3 h。随后，通过20、50、80和120 ALD循环对使用TMA和H2O作为Al和 O2前驱体的Al2O3 进行3D打印纳米碳电极的修饰。由于纳米碳/ PLA复合材料基电极在高温下无法保持其结构完整性，整个沉积过程在100 °C下进行。
2）研究发现，通过在导电碳表面上沉积一层非常薄的绝缘Al2O3，能够对邻苯二酚进行电催化氧化。最佳的Al2O3涂层厚度为80个循环，在所有涂层厚度中响应最高。研究人员在该特定厚度下，记录了其改善的电荷转移和增强的电化学性能。
3）研究发现，吸附儿茶酚的活性物质的积累与纳米碳电极的表面钝化之间取得了折衷。研究人员通过伏安法，阻抗光谱法和电化学显微镜法测量证实了Al2O3涂层增强的电荷转移和不完全的表面覆盖。这使得两质子、两电子（2H+，2e−）的邻苯二酚氧化还原过程可以在邻苯二酚、Al2O3和3D电极的紧密界面上进行。在较低的LOD和LOQ值下，电流分别与扫描速率和邻苯二酚浓度的平方根呈高度线性关系。
这项工作提出了一种利用ALD在低温下在独立的3D打印纳米碳电极上沉积功能涂层的先进沉积技术。可以预见，沉积和3D电极制备技术相结合的多功能性有望扩展到不同的电化学应用范围，例如通过其他半导体或绝缘体，包括：MoS2、WS2或TiO2。
参考文献
Siowwoon Ng, et al, Atomic Layer Deposition of Electrocatalytic Insulator Al2O3 on Three-Dimensional Printed Nanocarbons, ACS Nano, 2021
DOI：10.1021/acsnano.0c06961
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c06961
