Les catalyseurs peuvent être construits en une seule étape en faisant briller directement un laser à travers un bain de résines personnalisées qui polymérisent et durcissent couche par couche. Crédit :Laboratoire Ames
Le laboratoire Ames du département américain de l'Énergie a mis au point un procédé d'impression 3D qui crée un objet catalytique chimiquement actif en une seule étape, ouvrant la porte à des moyens plus efficaces de produire des catalyseurs pour des réactions chimiques complexes dans un large éventail d'industries.
Alors que l'impression 3D a trouvé des applications dans de nombreux domaines, son utilisation comme moyen de contrôler les réactions chimiques, ou catalyse, est relativement nouveau. La production actuelle de catalyseurs 3-D implique généralement diverses méthodes de dépôt des agents chimiquement actifs sur des structures pré-imprimées.
La méthode du laboratoire Ames combine la structure avec la chimie en une seule étape à l'aide d'imprimantes 3D commerciales peu coûteuses. Les structures sont conçues dans un ordinateur et construites directement en faisant briller un laser à travers un bain de résines personnalisées qui polymérisent et durcissent couche par couche. Le produit final qui en ressort possède des propriétés catalytiques déjà intrinsèques à l'objet.
« Les monomères, ou des blocs de construction avec lesquels nous commençons, sont conçus pour être bifonctionnels. Ils réagissent avec la lumière pour durcir dans la structure tridimensionnelle, et conservent toujours des sites actifs pour que des réactions chimiques se produisent, " a déclaré Sebastián Manzano, un étudiant diplômé du département de chimie de l'État de l'Iowa et qui a mené la plupart des expériences.
Les catalyseurs construits avec cette méthode ont démontré leur succès dans plusieurs réactions communes à la chimie organique. Ils sont également adaptables avec un post-traitement ultérieur, permettant des réactions en plusieurs étapes.
Le laboratoire Ames a développé un processus d'impression 3D en une étape pour les catalyseurs qui peut être personnalisé selon n'importe quelle forme - dans cette démonstration, la conception du logo du laboratoire Ames. Crédit :Laboratoire Ames
"Nous pouvons contrôler la forme de la structure elle-même, ce que nous appelons les caractéristiques macroscopiques ; et la conception du catalyseur, les caractéristiques à l'échelle nanométrique, à la fois", dit Igor Ralentissant, un scientifique en catalyse hétérogène au laboratoire Ames du département américain de l'Énergie. "Cela ouvre de nombreuses possibilités pour produire rapidement des structures conçues sur mesure pour effectuer une variété de conversions chimiques."
Cette recherche est discutée plus en détail dans l'article "Impression 3-D directe de structures catalytiquement actives, " écrit par J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, et Igor I. Ralentissement; et publié dans Catalyse ACS .
