多孔陶瓷是什么？首先我们来认识下“陶瓷”。陶瓷是是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点。而多孔陶瓷是以较多均匀气孔为主相的一类陶瓷材料。根据孔成型方法和空隙，多孔陶瓷可分为：泡沫陶瓷、蜂窝陶瓷、粒状陶瓷，而形状可以分为管状、蜂窝块状、板状和薄膜等产品类型。
多孔陶瓷材料具有良好的稳定性、较强的机械强度、耐高温高压、耐冲蚀性好以及使用寿命长等优异性能，在催化、过滤、热交换、生物医学支架、能量存储等领域都展现了良好的应用潜能。通常多孔陶瓷的制备方法主要有发泡造孔法、溶胶-凝胶法以及乳液或泡沫模板法。近年来，因在自由设计与复杂形状构筑方面的优势，3D打印陶瓷材料备受关注。
将3D打印技术应用在多孔陶瓷材料的成型，将具有以下优势：无需模具，且开发周期短；可节省材料和成本；可以设计和精确控制不同的结构,满足个性化要求,突破传统技术难以加工的器件。目前，3D打印多孔陶瓷在水处理领域的应用主要在两个方面：一是利用多孔陶瓷的吸附性和离子交换性对污水中的污染物进行过滤净化；二是在固定化微生物技术中作为生物滤池的载体材料。
然而这两种功能并不能实现复杂有机污染物的高效去除，因此急需研发出新型高效多孔陶瓷水处理材料。而将3D打印多孔陶瓷作为催化载体，利用化学表面改性工程策略将金属有机骨架材料、共价有机框架材料以及金属氧化物等催化活性材料修饰到3D打印多孔陶瓷表面可以赋予其新的功能，即“高效催化降解”性能，使其能够成为一种很有发展前景的生态环境材料。
近日，中国科学院兰州化学物理研究所王晓龙研究员团队，基于3D打印技术和MOFs原位生长策略设计和研发了3D打印MOFs修饰的多级多孔陶瓷结构催化反应器件。首先，3D打印需要“油墨”，如图3所示，我们的油墨是由亲水性气相二氧化硅颗粒、磷酸铝溶胶、聚苯乙烯微球等组成的膏体，其中聚苯乙烯微球起到开孔的作用。通过改变聚苯乙烯微球的用量，可以调节多孔陶瓷的孔隙大小。
其次，经过高温煅烧得到多级多孔陶瓷骨架结构。最终经过MOFs的修饰得到3D打印MOFs修饰的多级多孔陶瓷催化器件。总之，将3D打印技术与MOFs结合，能够改变化学反应器的设计，可设计3D打印动态催化反应器来进一步提高催化反应效率，改善物质的传递与扩散。并且很容易实现不同结构的催化剂成型，特别是复杂结构的催化剂成型，这有助于开发可用于高效污水处理的新型催化材料和水处理器件。
结合先进的3D打印技术，研究人员所制造的这种基于MOFs的多级多孔材料除了在污水净化领域的广泛应用外，有望为气体分离、气体储存、光电催化、过滤分离以及生物工程等领域提供重要的机遇。