【做計算 找華算】理論計算助攻頂刊，10000+成功案例，全職海歸技術團隊、正版商業軟件版權！整體式催化劑通常具有更複雜的交聯孔、較高的傳質和傳熱效果、適合的壓力和活性位點分布，在具有惡劣反應環境、高流速和難以液固分離的化學反應中具有巨大的應用潛力。乙二醇（EG）的傳統製備工藝的乙烯的有效利用率低，產物分離的能耗高。因此，製備能夠實現乙烯直接一步催化氧化成EG的整體式催化劑具有優異的市場價值。3D打印可以快速製造傳統工藝無法實現的具有複雜結構的整體式催化劑。3D打印可以調整流道的尺寸和長度，控制催化劑本體的層高和孔特徵，從而精確控制反應的本體停留時間、擴散長度、壓降和催化材料特性。基於此，西安交通大學高性能材料增材製造科研團隊與中國石油天然氣集團有限公司蘭州化工研究中心通過結合反應器流場模擬CFD和3D打印技術，一步製備了一種具有鸚鵡螺仿生螺旋多孔結構、最優多級流道的整體式TS-1催化劑，實現了乙烯一步氧化為乙二醇的高效催化，解決了傳統催化劑低效、難以分離和回收的難題。圖1. 具有仿生螺旋結構的3D打印整體式TS-1催化劑的設計方法與製備工藝流程通過模擬具有良好傳質和能量交換性能的天然宏微孔結構，如葉脈、鸚鵡螺螺旋結構，在微孔（<2 nm）、中孔（2-50 nm）和大孔（>50 nm）的多級尺度上設計了結構化整體式催化劑。該團隊結合計算流體動力學（CFD）分析，驗證了在乙烯一步氧化為乙二醇的催化反應中，不同通道偏移角、軸向和徑向通道尺寸對3D打印整體式TS-1催化劑催化性能的影響。孔道偏移30°、側孔高度1.2mm、軸向孔間距1.38mm的3D打印整體TS-1催化劑具有優異的壓碎強度（135.11N/cm）和最優的催化效率（EG的產率達到82.7%，過氧化氫的利用率達到85.3%）。此外，3D打印TS-1整體式催化劑在5次重複使用循環中性能基本沒有衰減，具有良好的循環催化穩定性。圖2. 具有不同的通道偏移角（0°、15°、30°和90°）的3D打印整體TS-1和流場模擬圖圖3. 具有不同通道偏移角（0°、15°、30°和90°）的3D打印整體TS-1的催化反應結果相關研究成果以「3D printing of hierarchically porous monolithic TS-1 catalyst for one-pot synthesis of ethylene glycol」為題發表在化工領域著名期刊《Chemical Engineering Journal》（IF:16.744）上，論文第一作者是西安交通大學博士研究生霍存寶，通信作者是西安交通大學田小永教授。論文作者還有西安交大李滌塵教授，中石油南洋高級工程師，邱正平碩士等。作者特別感謝中石油蘭化研究中心技術人員與領導支持。西安交通大學研究團隊與中石油蘭化研究院合作，致力於多孔陶瓷載體與整體式催化劑3D打印技術、工藝及裝備的研發，在石油化工、碳吸附中和等領域開展大量應用研究，目前3D打印催化劑產品已在中石油蘭化研究院完成中試驗證。本研究成果獲得陝西省秦創原春種基金投資，開展產業化應用推廣，成立陝西斐帛思凱科技發展有限公司，創新提出「3D打印催化劑工廠」理念，以「創新多孔陶瓷、整體式催化劑、微反應器製造，助力實現碳中和、碳達峰」為發展思路，專注於高性能功能陶瓷、整體式吸附劑與催化劑3D打印裝備開發與技術服務，為石油化工、環境淨化、航空航天等領域提供功能陶瓷、整體式催化劑與微反應器的低成本高效製造解決方案。團隊力爭實現3D打印技術在催化領域的更多應用，歡迎合作。Cunbao Huo, Xiaoyong Tian, Yang Nan, Zhengping Qiu, Qi Zhong, Xiaokang Huang, Dichen Li, 3D printing of hierarchically porous monolithic TS‐1 catalyst for one-pot synthesis of ethylene glycol [J]. Chemical Engineering Journal, 2022(450): 138259. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138259球差、冷凍電鏡、原位TEM、HR-TEM、EDS-Mapping、SAED、HADDF-STEM、EELS、ABF-STEM應有盡有！Science、Nature級別水平！發頂刊，拍TEM，找我們就對了！添加下方微信好友，諮詢張老師：18165785257（電話同微信）
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