中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室3D打印摩擦器件组联合精细石油化工中间体国家工程研究中心工业催化课题组，在3D打印结构化陶瓷催化器件研究方面取得新进展。相关论文发表于《化学工程杂志》。
功能陶瓷具有耐高温、耐腐蚀和高硬度等特性，在航天航空、生物医学和精细化工等领域受到广泛关注。然而，功能陶瓷由于其特殊的高熔点和高脆性等，无法采用传统加工技术制备出复杂、高精度结构。
该团队以快速高效制备复杂结构功能化陶瓷为目标，受生物体布利冈结构启发，利用无机黏结剂作为陶瓷骨架，采用3D打印技术制备了仿生布利冈结构的不同螺距角螺旋陶瓷催化器件和布利冈螺旋状催化陶瓷，用于甲苯蒸气的催化性能研究。结果表明，功能陶瓷催化器件在200℃的温度下获得的甲苯转化率分别为92.51%、92.46%、90.67%、78.51%、95.52%，证明了不同结构设计对催化效率的影响具有重要意义。
研究人员利用3D打印技术在结构设计方面的优越性，进一步实现了各种角度的角度偏移陶瓷器件的制备。打印器件的结构由0度至180度螺旋结构逐层制作，垂直向上角度分别为30度、45度、60度、90度，每30度偏移一次。在横截面上，不同旋转角度的丝状结构留下不同的孔隙，仿生布利冈螺旋状结构中更密集的丝状结构允许更长的气体停留时间和湍流，从而提高催化活性。
经过测试，相比粉末催化剂，整体式的陶瓷催化反应器不仅具有优良的催化活性，而且具有更好的重复使用性和水稳定性。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145504
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