I catalizzatori possono essere costruiti in un solo passaggio illuminando direttamente un laser attraverso un bagno di resine personalizzate che polimerizzano e induriscono strato per strato. Credito:Laboratorio Ames
L'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha sviluppato un processo di stampa 3D che crea un oggetto catalitico chimicamente attivo in un unico passaggio, aprendo la strada a modi più efficienti per produrre catalizzatori per reazioni chimiche complesse in un'ampia gamma di industrie.
Mentre la stampa 3D ha trovato applicazioni in molte aree, il suo uso come mezzo per controllare le reazioni chimiche, o catalisi, è relativamente nuovo. L'attuale produzione di catalizzatori 3D comporta in genere vari metodi per depositare gli agenti chimicamente attivi su strutture prestampate.
Il metodo del laboratorio Ames combina la struttura con la chimica in un solo passaggio utilizzando stampanti 3D commerciali poco costose. Le strutture sono progettate al computer e costruite direttamente illuminando un laser attraverso un bagno di resine personalizzate che polimerizzano e induriscono strato per strato. Il prodotto finale che emerge ha proprietà catalitiche già intrinseche all'oggetto.
"I monomeri, o blocchi da cui partiamo, sono progettati per essere bifunzionali. Reagiscono con la luce per indurirsi nella struttura tridimensionale, e mantengono ancora i siti attivi per le reazioni chimiche che si verificano, " disse Sebastian Manzano, uno studente laureato presso il Dipartimento di Chimica dell'Iowa State e che ha condotto la maggior parte degli esperimenti.
I catalizzatori costruiti con questo metodo hanno dimostrato il successo in diverse reazioni comuni alla chimica organica. Sono inoltre adattabili con ulteriore post-elaborazione, rendendo possibili reazioni a più fasi.
Ames Laboratory ha sviluppato un processo di stampa 3D in una sola fase per catalizzatori che possono essere personalizzati in qualsiasi forma:in questa dimostrazione il logo del laboratorio Ames. Credito:Laboratorio Ames
"Possiamo controllare la forma della struttura stessa, ciò che chiamiamo le caratteristiche a macroscala; e la progettazione del catalizzatore, le caratteristiche su scala nanometrica, allo stesso tempo", disse Igor Slowing, uno scienziato in catalisi eterogenea presso l'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. "Questo apre molte possibilità per produrre rapidamente strutture progettate su misura per eseguire una varietà di conversioni chimiche".
Questa ricerca è ulteriormente discussa nel documento "Stampa 3D diretta di strutture cataliticamente attive, " scritto da J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, e Igor I. Rallentando; e pubblicato in Catalisi ACS .
