Los catalizadores se pueden construir en un solo paso al hacer brillar directamente un láser a través de un baño de resinas personalizadas que polimerizan y endurecen capa por capa. Crédito:Laboratorio Ames
El Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Ha desarrollado un proceso de impresión 3-D que crea un objeto catalítico químicamente activo en un solo paso, abriendo la puerta a formas más eficientes de producir catalizadores para reacciones químicas complejas en una amplia gama de industrias.
Si bien la impresión 3D ha encontrado aplicaciones en muchas áreas, su uso como una forma de controlar las reacciones químicas, o catálisis, es relativamente nuevo. La producción actual de catalizadores 3-D implica típicamente varios métodos para depositar los agentes químicamente activos sobre estructuras preimpresas.
El método del laboratorio Ames combina la estructura con la química en un solo paso utilizando impresoras 3D comerciales de bajo costo. Las estructuras se diseñan en una computadora y se construyen directamente al hacer brillar un láser a través de un baño de resinas personalizadas que polimerizan y endurecen capa por capa. El producto final que emerge tiene propiedades catalíticas ya intrínsecas al objeto.
"Los monómeros, o bloques de construcción con los que comenzamos, están diseñados para ser bifuncionales. Reaccionan con la luz para endurecerse en la estructura tridimensional, y aún retienen los sitios activos para que ocurran reacciones químicas, "dijo Sebastián Manzano, estudiante de posgrado en el Departamento de Química del estado de Iowa y que llevó a cabo la mayoría de los experimentos.
Los catalizadores construidos con este método demostraron éxito en varias reacciones comunes a la química orgánica. También son adaptables con más posprocesamiento, haciendo posibles reacciones de varios pasos.
Ames Laboratory ha desarrollado un proceso de impresión 3D de un solo paso para catalizadores que se puede personalizar a cualquier forma; en esta demostración, el diseño del logotipo del Ames Laboratory. Crédito:Laboratorio Ames
"Podemos controlar la forma de la estructura en sí, lo que llamamos características de macroescala; y el diseño del catalizador, las características a nanoescala, al mismo tiempo", dijo Igor Slowing, científico en catálisis heterogénea en el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. "Esto abre muchas posibilidades para producir rápidamente estructuras diseñadas a medida para realizar una variedad de conversiones químicas".
Esta investigación se analiza con más detalle en el artículo "Impresión 3D directa de estructuras catalíticamente activas, "escrito por J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, e Igor I. Slowing; y publicado en Catálisis ACS .
