博士生魏颖真《Advanced Materials》论文：同轴3D打印技术构建整体式Cu-SSZ-13@SiO₂分子筛核壳催化剂用于柴油车尾气处理

氨气选择性催化还原（NH₃-SCR）技术是目前最主流的消除柴油车尾气中氮氧化物的手段之一。功能化核壳结构可以提高催化剂在NH₃-SCR中的活性和稳定性，从而高效提升柴油车尾气的净化效率。然而，用于制备核壳结构的传统方法面临复杂的操作步骤、严苛的合成条件以及受限的设计灵活性等问题。3D打印技术提供了一种可灵活定制的构筑策略，在精确构建复杂结构方面具有灵活性、适应性和高效性等优势。同轴3D打印技术的出现尤其使得灵活设计和构筑定制组分以及功能化的分子筛基核壳催化剂的成为可能。

近期，博士研究生魏颖真作为第一作者在Advanced Materials上发表题为“Coaxial 3D Printing of Zeolite-based Core–shell Monolithic Cu-SSZ-13@SiO₂Catalysts for Diesel Exhaust Treatment”的研究工作。该工作首次将同轴3D打印技术应用于直接构建分子筛基的整体式核壳催化剂。相比传统的构筑核壳材料的技术，同轴3D打印技术具有操作简单、功能材料复合灵活和适用性广等优点。以Cu-SSZ-13@SiO₂为代表，该工作设计并制备了以亲水性非致密SiO₂为外壳、Cu-SSZ-13分子筛为核的整体式催化剂并将其应用于NH₃-SCR体系中。与3D打印构建的Cu-SSZ-13催化剂块体相比，具有丰富多级孔结构的Cu-SSZ-13@SiO₂在200–550^oC的温度范围内表现出高于Cu-SSZ-13催化剂块体10–20%的NO转化率（300,000cm³g⁻¹h⁻¹），克服了整体式催化剂中传质限制的问题。同时，较厚的SiO₂外壳通过抑制分子筛骨架的脱铝和氧化铜的聚集，提高了老化催化剂的水热稳定性。此外，通过这种同轴3D打印技术，还实现了具有不同拓扑结构的分子筛和金属氧化物的成功复合。这项工作为合理设计和制备具有结构可调控和功能化定制的核壳多孔块体材料提供了强有力的指导策略。

相关的研究成果近期发表在Advanced Materials杂志上，第一作者为吉林大学在读博士生魏颖真，通讯作者为吉林大学于吉红教授。

Adv. Mater. 2023 DOI: 10.1002/adma.202302912

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202302912