Os catalisadores podem ser construídos em uma etapa com o brilho direto de um laser por meio de um banho de resinas personalizadas que polimerizam e endurecem camada por camada. Crédito:Laboratório Ames
O Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA desenvolveu um processo de impressão 3-D que cria um objeto catalítico quimicamente ativo em uma única etapa, abrindo a porta para maneiras mais eficientes de produzir catalisadores para reações químicas complexas em uma ampla gama de indústrias.
Embora a impressão 3D tenha encontrado aplicações em muitas áreas, seu uso como forma de controlar reações químicas, ou catálise, é relativamente novo. A produção atual de catalisadores 3-D envolve, normalmente, vários métodos de depósito dos agentes quimicamente ativos em estruturas pré-impressas.
O método do Ames Laboratory combina a estrutura com a química em apenas uma etapa, usando impressoras 3-D comerciais de baixo custo. As estruturas são projetadas em um computador e construídas diretamente com o brilho de um laser em um banho de resinas customizadas que polimerizam e endurecem camada por camada. O produto final que surge possui propriedades catalíticas já intrínsecas ao objeto.
"Os monômeros, ou blocos de construção com os quais começamos, são projetados para serem bifuncionais. Eles reagem com a luz para endurecer na estrutura tridimensional, e ainda retêm locais ativos para que as reações químicas ocorram, "disse Sebastián Manzano, um estudante de pós-graduação no Departamento de Química do estado de Iowa e que conduziu a maioria dos experimentos.
Os catalisadores construídos com este método demonstraram sucesso em várias reações comuns à química orgânica. Eles também são adaptáveis com posterior pós-processamento, possibilitando reações em várias etapas.
O Ames Laboratory desenvolveu um processo de impressão 3D de uma etapa para catalisadores que podem ser personalizados em qualquer formato - nesta demonstração, o design do logotipo do Ames Laboratory. Crédito:Laboratório Ames
"Podemos controlar a forma da própria estrutura, o que chamamos de recursos de macroescala; e o design do catalisador, os recursos em nanoescala, ao mesmo tempo", disse Igor desacelerando, um cientista em catálise heterogênea no Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA. "Isso abre muitas possibilidades para produzir rapidamente estruturas personalizadas projetadas para realizar uma variedade de conversões químicas."
Esta pesquisa é discutida no artigo "Impressão direta em 3-D de estruturas cataliticamente ativas, "de autoria de J. Sebastián Manzano, Zachary B. Weinstein, Aaron D. Sadow, e Igor I. Retardando; e publicado em Catálise ACS .
