催化剂正在新颖工业中占领极其紧急的职位，约有90%以上的工业流程必要操纵催化剂，如化工、生化、环保等。与粉末、颗粒和挤出物等守旧局势催化剂比拟，整个式催化剂具有操作单纯、离散简单、可反复操纵性好等明显上风。整个式催化剂大凡具有更庞大的交联孔、较高的传质和传热成绩、适合的压力和活性位点分散，正在具有阴恶反响处境、高流速和难以液固离散的化学反响中具有宏壮的使用潜力。乙二醇（EG）的守旧制备工艺的乙烯的有用欺骗率低，产品离散的能耗高。因而，制备不妨告竣乙烯直接一步催化氧化成EG的整个式催化剂具有紧急的学术价钱和使用前景。

　　西安交通大学咨询团队与中邦石油自然气集团有限公司兰州化工咨询核心发展团结，提出采用3D打印技艺举办守旧工艺无法告竣的庞大组织整个式催化剂的神速成立门径，通过优化整个式催化剂中流道的尺寸和长度、调控催化剂本体孔隙特性，从而为无误职掌催化反适时间、扩散长度、压降和催化原料特质供给了一种有用要领。采用反响器流场CFD模仿和催化原料3D打印技艺，制备了一种具有鹦鹉螺仿生螺旋众孔组织、最优众级流道的整个式钛硅分子筛TS-1催化剂，告竣了乙烯一步氧化为乙二醇的高效催化，办理了守旧催化剂低效、难以离散和接管的困难。

　　图1.具有仿生螺旋组织的3D打印整个式TS-1催化剂的打算门径与制备工艺流程

　　通过模仿具有杰出传质和能量互换功能的自然宏微孔组织，如叶脉、鹦鹉螺螺旋组织，正在微孔（2 nm）、中孔（2-50 nm）和大孔（50 nm）的众级标准上打算完结构化整个式催化剂。该团队纠合预备流体动力学（CFD）阐发，验证了正在乙烯一步氧化为乙二醇的催化反响中，差别通道偏移角、轴向和径向通道尺寸对3D打印整个式TS-1催化剂催化功能的影响（如图1所示）。孔道偏移30°、侧孔高度1.2mm、轴向孔间距1.38mm的3D打印整个TS-1催化剂具有优异的压碎强度（135.11N/cm）和最优的催化成果（EG的产率到达82.7%，过氧化氢的欺骗率到达85.3%）（如图2所示）。其余，3D打印TS-1整个式催化剂正在5次反复操纵轮回中功能根基没有衰减，具有杰出的轮回催化安稳性。

　　图2.具有差别通道偏移角（0°、15°、30°和90°）的3D打印整个TS-1的催化反响结果

　　干系咨询收获以《3D打印众级孔整个式钛硅分子筛催化剂告竣乙二醇的一步制备》为题宣告正在化工范畴有名期刊《化学工程杂志》（IF:16.744）上，论文第一作家是西安交大博士咨询生霍存宝，通讯作家是西安交大田小永教育，论文作家还包含西安交大李涤尘教育、中石油兰化咨询核心南洋高级工程师、西安交大咨询生邱正平等。

　　近年来，咨询团队以“更始众孔陶瓷、整个式催化剂成立，助力告竣碳中和、碳达峰”为成长理念，戮力于高功能性能陶瓷、整个式催化剂、微反响器3D打印产物开采与技艺研发，与原料、化工范畴交叉调解，告竣了3D打印催化剂正在石油化工、碳吸附碳中和等范畴的使用。目前3D打印催化剂产物已正在中石油兰化咨询院完结中试验证。团队发展财富化使用扩展，举办产学研调解，研发的纠合仿真预备、反响器组织优化打算并3D打印整个式众孔陶瓷、催化剂与微反响器的定制化成立技艺取得了陕西省秦创原春种基金投资。课题组扶助学生更始创业，3D打印众孔陶瓷、整个式催化剂项目正在众次更始创业大赛中获奖：2022年5月，荣获第33届起飞杯大赛创业赛道银奖、第33届“起飞杯”更始创业大赛才聚咸阳专项赛一等奖，8月，荣获第八届中邦邦际“互联网+”大学生更始创业大赛陕西赛区省赛（高教主赛道）银奖、第八届中邦邦际“互联网+”大学生更始创业大赛陕西赛区省赛（财富赛道）银奖。

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