Het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie heeft een 3D-printproces ontwikkeld dat in één stap een chemisch actief katalytisch object creëert. de deur openen naar efficiëntere manieren om katalysatoren te produceren voor complexe chemische reacties in een breed scala van industrieën.

Hoewel 3D-printen op veel gebieden toepassingen heeft gevonden, het gebruik ervan als een manier om chemische reacties te beheersen, of katalyse, is relatief nieuw. De huidige productie van 3D-katalysatoren omvat doorgaans verschillende methoden voor het afzetten van de chemisch actieve middelen op voorbedrukte structuren.

De Ames Laboratory-methode combineert de structuur met de chemie in slechts één stap met behulp van goedkope commerciële 3D-printers. De structuren zijn ontworpen in een computer en rechtstreeks gebouwd door een laser door een bad van aangepaste harsen te laten schijnen die laag voor laag polymeriseren en uitharden. Het eindproduct dat ontstaat heeft katalytische eigenschappen die al inherent zijn aan het object.

"De monomeren, of bouwstenen waarmee we beginnen, zijn ontworpen om bifunctioneel te zijn. Ze reageren met licht om uit te harden tot de driedimensionale structuur, en nog steeds actieve plaatsen behouden waar chemische reacties kunnen plaatsvinden, " zei Sebastián Manzano, een afgestudeerde student aan de afdeling scheikunde in de staat Iowa en die de meeste experimenten uitvoerde.

De met deze methode gebouwde katalysatoren toonden succes in verschillende reacties die de organische chemie gemeen hebben. Ze zijn ook aanpasbaar met verdere nabewerking, meerstapsreacties mogelijk maken.

"We kunnen de vorm van de structuur zelf bepalen, wat we de macroschaalfuncties noemen; en het ontwerp van de katalysator, de kenmerken op nanoschaal, tegelijkertijd", zei Igor Slowing, een wetenschapper in heterogene katalyse bij het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy. "Dit opent veel mogelijkheden om snel structuren te produceren die speciaal zijn ontworpen om een ​​verscheidenheid aan chemische conversies uit te voeren."

Dit onderzoek wordt verder besproken in het artikel "Direct 3D Printing of Catalytically Active Structures, " geschreven door J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, en Igor I. Vertragen; en gepubliceerd in ACS Katalyse .