هیدروژن زدایی کاتالیزور دی اکسید کربن (CO 2 ) یک وسیله سبز و پایدار برای سنتز مواد شیمیایی کالایی مانند متانول است. این فرایند تبدیل برای تحقق "اقتصاد متانول" یا ایجاد "آفتاب مایع" ، هر دو جنبه اقتصاد مدور ، مهم است. مطالعات اخیر پتانسیل یک خانواده از اکسیدهای فلزی را برای کاتالیز این واکنش نشان داد. با این حال ، بیشتر بهینه سازی عملکرد کاتالیزوری آنها برای کاربردهای صنعتی یک چالش بزرگ باقی مانده است ، بیشتر به دلیل مشکلات مربوط به طراحی منطقی و سنتز کنترل شده این کاتالیزورها.

با انگیزه چنین چالشی ، تیمی که مشترکاً توسط پروفسور رهبری می شود. SUN Yuhan ، GAO پنگ ، و LI شنگانگ در انستیتوی تحقیقات پیشرفته شانگهای (SARI) آکادمی علوم چین ، گزارش یک مورد موفق از طراحی نظری هدایت عقلی اکسید ایندیم (در 2 O 3 ) کاتالیزور هیدروژنه CO 2 را به متانول با فعالیت و انتخاب بالا.

برای عقلانی طراحی در 2 O 3 نانوکاتالیستها مبتنی بر با عملکرد سنتز متانول مطلوب، محققان تراکم گسترده نظریه تابعی (DFT) محاسبات را به ایجاد مکانیسم کاتالیزوری از در انجام 2 O 3 کاتالیزور در طول CO 2 تبدیل به هیدروژن به متانول و دی اکسید کربن با شناسایی مسیرهای ترجیحی. مدل سازی محاسباتی ، جنبه شش ضلعی 104 rarely بندرت مورد مطالعه در 2 O 3 را به عنوان مطلوب ترین برای سنتز متانول شناسایی کرد.

بر اساس این پیش بینی نظری ، چندین روش آزمایشی سپس برای سنتز کاتالیزور در 2 O 3 در مراحل مختلف با مورفولوژی مشخص به کار گرفته شد.

جالب اینجاست که یکی از چهار کاتالیزور در 2 O 3 که به این روش سنتز شده بود ، تأیید شد که عمدتا جنبه های 104 theoret نظری شناسایی شده را افشا می کند. این کاتالیزور همچنین با تأیید پیش بینی DFT بهترین عملکرد را از نظر فعالیت و انتخاب نیز به نمایش گذاشت. واکنش سنتز متانول کاتالیز شده توسط این کاتالیزور حتی در دمای بسیار بالای 360 درجه سانتیگراد مطلوب است.

عملکرد فضا زمان متانول در این دما به 10.9 میلی مول / گرم در ساعت رسیده است ، که از همه کاتالیزورهای شناخته شده قبلاً برای این واکنش پیشی گرفت ، از جمله قبلاً گزارش شده در کاتالیزورهای پایه 2 O 3 و کاتالیزورهای مبتنی بر مس.

کاتالیزور In 2 O 3 کشف شده در این تحقیق امیدوار کننده به عنوان روشی برای تبدیل مستقیم CO 2 به متانول برای کاربردهای صنعتی است. علاوه بر این ، کشف این کاتالیزور In 2 O 3 باعث توسعه بیشتر کاتالیزورهای دوتایی اکسید / زئولیت برای هیدروژن زدایی مستقیم CO 2 به هیدروکربنهای مختلف C 2+ (الفین های پایین ، بنزین ، آروماتیک و غیره) از طریق واسطه متانول می شود. به همان اندازه مهم ، این اکتشاف همچنین نقش محوری علم محاسبات را در کمک به طراحی کاتالیزورهای مرتبط با صنعتی نشان می دهد.

هیدروژن زدایی کاتالیزور دی اکسید کربن (CO 2 ) یک وسیله سبز و پایدار برای سنتز مواد شیمیایی کالایی مانند متانول است. این فرایند تبدیل برای تحقق "اقتصاد متانول" یا ایجاد "آفتاب مایع" ، هر دو جنبه اقتصاد مدور ، مهم است. مطالعات اخیر پتانسیل یک خانواده از اکسیدهای فلزی را برای کاتالیز این واکنش نشان داد. با این حال ، بیشتر بهینه سازی عملکرد کاتالیزوری آنها برای کاربردهای صنعتی یک چالش بزرگ باقی مانده است ، بیشتر به دلیل مشکلات مربوط به طراحی منطقی و سنتز کنترل شده این کاتالیزورها.

با انگیزه چنین چالشی ، تیمی که مشترکاً توسط پروفسور رهبری می شود. SUN Yuhan ، GAO پنگ ، و LI شنگانگ در انستیتوی تحقیقات پیشرفته شانگهای (SARI) آکادمی علوم چین ، گزارش یک مورد موفق از طراحی نظری هدایت عقلی اکسید ایندیم (در 2 O 3 ) کاتالیزور هیدروژنه CO 2 را به متانول با فعالیت و انتخاب بالا.

برای عقلانی طراحی در 2 O 3 نانوکاتالیستها مبتنی بر با عملکرد سنتز متانول مطلوب، محققان تراکم گسترده نظریه تابعی (DFT) محاسبات را به ایجاد مکانیسم کاتالیزوری از در انجام 2 O 3 کاتالیزور در طول CO 2 تبدیل به هیدروژن به متانول و دی اکسید کربن با شناسایی مسیرهای ترجیحی. مدل سازی محاسباتی ، جنبه شش ضلعی 104 rarely بندرت مورد مطالعه در 2 O 3 را به عنوان مطلوب ترین برای سنتز متانول شناسایی کرد.

بر اساس این پیش بینی نظری ، چندین روش آزمایشی سپس برای سنتز کاتالیزور در 2 O 3 در مراحل مختلف با مورفولوژی مشخص به کار گرفته شد.

جالب اینجاست که یکی از چهار کاتالیزور در 2 O 3 که به این روش سنتز شده بود ، تأیید شد که عمدتا جنبه های 104 theoret نظری شناسایی شده را افشا می کند. این کاتالیزور همچنین با تأیید پیش بینی DFT بهترین عملکرد را از نظر فعالیت و انتخاب نیز به نمایش گذاشت. واکنش سنتز متانول کاتالیز شده توسط این کاتالیزور حتی در دمای بسیار بالای 360 درجه سانتیگراد مطلوب است.

عملکرد فضا زمان متانول در این دما به 10.9 میلی مول / گرم در ساعت رسیده است ، که از همه کاتالیزورهای شناخته شده قبلاً برای این واکنش پیشی گرفت ، از جمله قبلاً گزارش شده در کاتالیزورهای پایه 2 O 3 و کاتالیزورهای مبتنی بر مس.

کاتالیزور In 2 O 3 کشف شده در این تحقیق امیدوار کننده به عنوان روشی برای تبدیل مستقیم CO 2 به متانول برای کاربردهای صنعتی است. علاوه بر این ، کشف این کاتالیزور In 2 O 3 باعث توسعه بیشتر کاتالیزورهای دوتایی اکسید / زئولیت برای هیدروژن زدایی مستقیم CO 2 به هیدروکربنهای مختلف C 2+ (الفین های پایین ، بنزین ، آروماتیک و غیره) از طریق واسطه متانول می شود. به همان اندازه مهم ، این اکتشاف همچنین نقش محوری علم محاسبات را در کمک به طراحی کاتالیزورهای مرتبط با صنعتی نشان می دهد.