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NIMS通过理论计算预测甲烷转化固体催化剂的性能

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58京牌 ,日本研究人员根据量子力学第一性原理计算方法,进行反应动力学信息计算,并且开发出不需要使用实验动力学结果即可进行动力学模拟的方法和程序。这将有助于加快发现各种材料的速度,实现无碳社会。

(图片来源:phys.org)

日本国立材料科学研究所能源与环境材料绿色研究中心(Center for Green Research on Energy and Environmental Materials,NIMS)的高级研究员Atsushi Ishikawa负责此项研究。通过这种方法,可以从理论上评估非均相催化剂的性能。目前,模拟研究主要集中在单一或有限数量的反应路径上,在没有实验信息的情况下,很难评估催化反应的效率。

研究人员将这些发现应用于甲烷氧化偶联反应(OCM)中,这是天然气应用的一个重要过程。在没有反应动力学实验信息的情况下,可以成功地预测乙烷等产物的。另外,还可以预测产量随温度和局部压力的变化,所得出的结果完美再现了现有实验结果。

研究表明,即使没有实验数据,通过计算机模拟,也能反应物的转化率和产物的选择性,有望加快以理论和计算为主导的催化材料研究。此外,该方法具有较高的通用性,不仅可以应用于甲烷转化催化剂,还可以应用于其他催化剂系统,如汽车尾气净化、二氧化碳减排和制氢,有望为实现无碳社会做出贡献。

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