Et-trin 3-D trykning af katalysatorer

Det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory har udviklet en 3-D-trykproces, der skaber et kemisk aktivt katalytisk objekt i et enkelt trin, åbner døren til mere effektive måder at producere katalysatorer til komplekse kemiske reaktioner i en lang række industrier.

Mens 3D-udskrivning har fundet applikationer på mange områder, dets anvendelse som en måde at kontrollere kemiske reaktioner på, eller katalyse, er relativt ny. Den nuværende produktion af 3D-katalysatorer involverer typisk forskellige metoder til deponering af de kemisk aktive midler på fortrykte strukturer.

Ames Laboratory-metoden kombinerer strukturen med kemien i kun ét trin ved hjælp af billige kommercielle 3D-printere. Strukturerne er designet i en computer og bygget direkte ved at skinne en laser gennem et bad af tilpassede harpikser, der polymeriserer og hærder lag for lag. Det endelige produkt, der kommer frem, har katalytiske egenskaber, der allerede er iboende for objektet.

"Monomerer, eller byggesten, som vi starter med, er designet til at være bifunktionelle. De reagerer med lys for at hærde ind i den tredimensionelle struktur, og stadig bevare aktive steder for kemiske reaktioner, "sagde Sebastián Manzano, en kandidatstuderende ved Institut for Kemi i Iowa State, og som gennemførte de fleste af eksperimenterne.

Katalysatorerne bygget med denne metode viste succes i flere reaktioner, der er fælles for organisk kemi. De kan også tilpasses med yderligere efterbehandling, muliggør flertrinsreaktioner.

"Vi kan styre selve strukturens form, hvad vi kalder makroskala funktioner; og katalysatorens design, nanoskala funktioner, på samme tid", sagde Igor langsomt, en videnskabsmand i heterogen katalyse ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory. "Dette åbner mange muligheder for hurtigt at producere strukturer, der er tilpasset til at udføre en række forskellige kemiske omdannelser."

Denne forskning diskuteres yderligere i papiret "Direkte 3D-udskrivning af katalytisk aktive strukturer, "skrevet af J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, og Igor I. Sænker; og udgivet i ACS -katalyse .