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Reaction Mechanism of Methanol Conversion in Zeolite by Integrated Diffusion/Reaction Kinetics Model

Description du projet

Les simulations de dynamique moléculaire ab initio comblent les lacunes en matière de catalyse zéolithique

Les zéolithes comptent parmi les catalyseurs les plus importants de la chimie C1, notamment pour la conversion du CO2, du méthanol et d’autres composés carbonés en produits chimiques à valeur ajoutée. Ils joueront un rôle important dans la transition vers l’énergie propre. Les conversions de méthanol catalysées par les zéolithes sont particulièrement importantes, mais les mécanismes de réaction sont mal compris. Ils n’ont pas été pris en compte dans le paysage de l’énergie libre, ce qui a créé une divergence entre les expériences et les calculs. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet INTDKIN vise à étudier la cinétique complète de la conversion du méthanol dans les zéolithes en utilisant des simulations de dynamique moléculaire ab initio accélérées par différentes méthodes d’échantillonnage améliorées.

Objectif

C1 Chemistry plays a crucial role in providing energy and chemical supplies while meeting environmental requirements, such as carbon neutrality to mitigate global warming and the gradual shift in the supply chain from crude oil to biomass, and other alternative carbon sources. Zeolites, as one kind of important heterogeneous catalysts, create a perfect environment to selectively and effectively convert C1 molecules to chemicals with high economic value, as for instance the transformation of methanol to olefins (MTO) or the methanol carbonylation process. However, the understanding of the reaction mechanisms of these methanol conversions in zeolites is lacking. Up till now the diffusion process of reactants, intermediates, and products in the confined spaces of zeolites has not been considered in the free energy landscape of the catalytic cycle, which leads to a discrepancy between experiments and calculations. Therefore, the proposed integrated diffusion/reaction kinetics model is an essential keystone to understand the high selectivity of zeolites in C1 chemistry. In this project, ab initio molecular dynamic (AIMD) simulations accelerated with different enhanced sampling methods will be employed to study the complete kinetics of methanol conversion in zeolites, including the processes of reactants adsorption/diffusion, reaction, and product diffusion/desorption. This should result in a complete free energy landscape, by which the parameters of zeolites that influence the selectivity of C1 chemistry will be uncovered. The final affinity of this model is to guide the modification, design, and screening of highly effective zeolite catalysts for C1 chemistry in an efficient and adequate manner.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinateur

UNIVERSITEIT GENT
Contribution nette de l'UE
€ 191 760,00
Adresse
SINT PIETERSNIEUWSTRAAT 25
9000 Gent
Belgique
Région
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée