传质和催化剂回收都是非均相催化过程中的重要问题,它们对反应效率和催化剂的反复利用有着显著影响。因此,具有合理结构和性质的催化反应器和催化剂的设计和制造是非均相反应的核心问题。3D打印技术的显著特点是可节省材料,能快速成型,可以设计和精确控制不同的结构,满足个性化要求,能轻松地打造传统技术难以加工的器件。基于以上思路,本论文制备了新型的结构催化器件,实现了催化过程中的传质强化以及催化剂的简单回收再利用。(1)通过将3D打印技术和可聚合的咪唑离子液体结合,方便地构造了叶片具有菱形方块结构和催化性能的搅拌桨(AI)。桨叶上负载的离子液体赋予其离子交换的能力,进一步通过还原将Pd纳米颗粒负载在到搅拌桨表面上,从而制得的结构催化器件可应用于对硝基苯酚的还原反应、Suzuki偶联反应和和染料脱色反应中。进一步研究可知桨叶上的棱柱结构的设计,通过改善物质传递而显著提高了这些反应的催化效率。其中对硝基苯酚的还原反应产率接近100%。该催化结构搅拌桨可以方便地与反应器分离并且可以以高性能重复使用十次以上。此外通过数值模拟和实验表征,探讨了传质机理和催化表面活性,充分证明了3D打印和可聚合的离子液体在非均相反应中的优势。(2)席夫碱是一类非常重要的化合物,合成方法简单、原料便宜,而且作为配体,它和多种金属原子能形成金属配合物,并作为催化剂应用于多种反应中。本论文将合成的席夫配体负载到光固化3D打印的搅拌桨表面,通过在醋酸钯溶液中搅拌反应,使在搅拌桨表面形成席夫碱-Pd(Ⅱ)配合物。并且研究了其作为催化器应用于Suzuki偶联反应中的效率,结果表明负载了席夫碱-Pd(Ⅱ)配合物的搅拌桨对Suzuki反应表现出比直接负载单质Pd的搅拌桨更优异的催化性能。