Descripción del proyecto
Detalles sutiles de los catalizadores de nanopartículas en condiciones de alta presión
Los catalizadores basados en nanopartículas metálicas impulsan la industria química; sin embargo, el descubrimiento de catalizadores nuevos suele limitarse al método de ensayo y error. Se necesita una metodología para comprender mejor los detalles sutiles relevantes para la catálisis industrial a altas presiones, una brecha del conocimiento que obstaculiza el progreso en el diseño racional de mejores catalizadores. Teniendo esto en cuenta, el equipo del proyecto NANODYNAMICS, financiado por el CEI, pretende comprender la dinámica de los catalizadores de nanopartículas metálicas soportadas en condiciones de alta presión de hasta 100 bar, centrándose en el estudio de la reacción Haber-Bosch. Se utilizarán tres técnicas nuevas: reactores especialmente diseñados con flujo laminar y estimulación por ondas estacionarias, espectromicroscopía infrarroja de superficie de alta resolución temporal y espectroscopía de absorción de rayos X rápidos con resolución espacial. Además, se utilizará la extracción de datos estadística y un algoritmo de clasificación del ruido.
Objetivo
Metal nanoparticle-based catalysts drive our chemical industry and will be an essential tool to shift away from fossil-resources. Despite their exigence, new catalysts are often still found by trial and error rather than designed rationally. Although recent fundamental studies from our own research and others yield important new insights, there is a lack of methodology to investigate the subtle transient details missing in our understanding at the very high pressures that are often industrially relevant. Details such as reaction mechanisms, or dynamic surface equilibria at more than 100 bar are evidently greatly relevant to rationally designing better catalysts, yet have so far been outside of the realm of experimental characterization which hampers progress. Our key objective is to generate fundamental understanding of supported metal nanoparticle catalyst dynamics at work under relevant high-pressure conditions (up to 100 bar), with a strong focus on studying the Haber-Bosch reaction. To achieve this, we will utilize three recent developments: We will (1) employ specially designed reactors where laminar flow standing wave stimulation will be used, (2) perform high-time resolution resonant-Surface-enhanced infrared spectromicroscopy, and spatially resolved quick-X-ray absorption spectroscopy and (3) use our noise classification algorithm and further statistical data mining for quantification of surface site participation, and dynamics. In this way we will be able to differentiate important but miniscule reaction details from noise. These novel methods will be combined to gain insight into dynamic active sites, and equilibria that may exist at high pressure. The new insights will shift our fundamental knowledge from ‘static approximation’ to ‘dynamic reality’ and will offer direction in a new path of activity design improvements, dynamic site tailoring.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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- ciencias naturalesciencias químicascatálisis
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- ciencias naturalesciencias físicasópticaespectroscopia
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
32000 Haifa
Israel