ACS Catal:DFT计算Cr2O3界面丁烷脱氢催化反应
纳米技术 纳米 2020-12-02

丙烷、丁烷是短链式烷烃,这两种烷烃具有较高惰性,难以转化。其中丁烷分子能够脱氢生成丁烯、丁二烯,通常四个碳的烯烃是合成各种化学品中非常重要的原料,有鉴于此,斯洛文尼亚国家化学研究所Blaž Likozar、Matej Huš等报道了通过基于第一性原理对丁烷脱氢反应进行粒径、反应时间等多尺度建模,具体对Cr2O3界面上的反应进行测试。

本文要点:

(1)

对C4H10分子中108种反应步骤进行研究,对反应生成1-丁烯、2-丁烯、1-丁炔、2-丁炔、丁二烯、丁烯炔等产物的反应进行详细探索。在计算过程中,将可能发生的破裂、积碳反应同样进行考察。从而对反应随温度、反应时间变化过程的情况实现了非常详细的探索。

(2)

在DFT计算过程中引入Hubbard U参数,对反应能量变化、动力学过程进行了深入考察。通过平均场微动力学、动力学Monte Carlo模拟,设计了合适的动力学模型。

(3)

通过对催化剂担载量、表面积、反应器参数(大小、流速等)考察,对反应宏观发生情况进行测试,进而对催化转化反应的转化率、产物选择性、催化活性随时间变化情况等实验情况进行模拟计算。

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参考文献

Drejc Kopač, Damjan Lašič Jurković, Blaž Likozar*, and Matej Huš*, First-Principles-Based Multiscale Modelling of Nonoxidative Butane Dehydrogenation on Cr2O3(0001), ACS Catal. 2020 , 10, XXX, 14732–14746

DOI: 10.1021/acscatal.0c03197

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03197


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