石科院利用数字光投影工艺生产的分子筛基催化剂产品。

    研发背景：

    催化剂被誉为化学工业的芯片，我国炼油化工领域90%的工艺过程需要使用催化剂，用以加快反应速率、提高生产效率。因此，我国石化行业的发展很大程度上依赖催化剂的发展。在新一轮科技革命和产业变革中，先进制造技术的不断突破为新材料高端化、智能化、绿色化发展创造了历史性机遇，其中3D打印技术凭借增材制造个性化、加工灵活的优势，在航空航天、国防装备、医疗健康等领域取得了引人瞩目的成就，多次入选国家发展改革委结构调整鼓励条目。

    研发过程：

    2022年，中国石化石科院积极落实国务院关于发展战略性新兴产业的决策部署，抢抓新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，前瞻性启动布局3D打印智能制造平台技术，让传统催化“邂逅”先进智能制造技术，通过3D打印等智能制造技术颠覆催化剂制造的底层逻辑，成为催化剂技术打造充满未知和无限可能的“新武器”，为突破高端材料技术壁垒、加速催化剂行业升级迭代提供全新解决方案。

    石科院规整材料催化剂研发与应用项目组以尾气后处理3D打印催化剂为切入点开展基础前瞻探索，建立了包括数字光投影、墨水直写等设备在内的智能制造平台，自主研发了硅铝基打印墨水，实现了“打印”新载体、“长出”催化剂的科学魔法，创建出两类技术体系。

    一是3D打印全贯通多级孔载体。常规蜂窝状载体仅具备相互独立的系列“单行道”，高空速下污染物与载体壁催化层接触效率有限。该项目研制载体则具备径向互联、四通八达的“立交桥”式通道，可利用多级贯通孔充分强化传质，进一步提高污染物的转化效率。

    二是原位晶化高稳定催化层。常规技术采用直接涂覆，催化层容易开裂脱落，导致活性组分流失。该技术通过界面晶体工程调控，实现高稳定活性组分在载体表面的直接生长，让催化层从“衣服”变成了载体的原生“皮肤”，大幅提升涂层稳定性。

    目前，石科院研发成果已经获得了国家自然科学基金、中国科协、中国石化等科研课题支持，申请发明专利20余件，同行评审认为催化剂表现出极佳的性能。市场方面，项目组研发的汽车尾气催化器已于2024年实现量产并首次出口，为新一代3D打印催化剂的推广应用奠定了良好的市场基础。

    未来应用领域：

    未来，石科院科研团队将加速光催化、电解水制氢、碳一转化等系列高性能3D打印催化剂及催化器产品研发和催化新材料智能制造平台建设，应用于绿色能源、清洁排放等领域，为中国石化打造世界领先洁净能源化工公司作出积极贡献。