Descripción del proyecto
Nuevos conocimientos sobre la producción de recursos renovables
Los nuevos catalizadores son esenciales para la transición a los recursos renovables y la reducción de la dependencia del petróleo. Sin embargo, el desarrollo actual de catalizadores se basa en gran medida en el método de ensayo y error, lo que dificulta tener una comprensión detallada de la función de cada componente. En este contexto, el equipo del proyecto 3MC, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, propone el uso de catalizadores de modelos tridimensionales como herramienta para abordar este problema. Estos catalizadores bien definidos se asemejan lo suficiente a los catalizadores reales como para poder realizar pruebas de interés industrial, pero ofrecen una precisión sin precedentes en la variación de los parámetros estructurales. Gracias al ensamble de materiales de soporte mesoporosos ordenados de sílice y carbono con nanopartículas promovidas y bimetálicas a base de cobre, los investigadores pueden conocer mejor los mecanismos y las nanoaleaciones que influyen en la funcionalidad catalítica. Esto permitirá el diseño racional de nuevos catalizadores para la producción sostenible de productos químicos y combustibles a partir de recursos renovables.
Objetivo
Currently fuels, plastics, and drugs are predominantly manufactured from oil. A transition towards renewable resources critically depends on new catalysts, for instance to convert small molecules (such as solar or biomass derived hydrogen, carbon monoxide, water and carbon dioxide) into more complex ones (such as oxygenates, containing oxygen atoms in their structure). Catalyst development now often depends on trial and error rather than rational design, as the heterogeneity of these composite systems hampers detailed understanding of the role of each of the components.
I propose 3D model catalysts as a novel enabling tool to overcome this problem. Their well-defined nature allows unprecedented precision in the variation of structural parameters (morphology, spatial distribution) of the individual components, while at the same time they mimic real catalysts closely enough to allow testing under industrially relevant conditions. Using this approach I will address fundamental questions, such as:
* What are the mechanisms (structural, electronic, chemical) by which non-metal promoters influence the functionality of copper-based catalysts?
* Which nanoalloys can be formed, how does their composition influence the surface active sites and catalytic functionality under reaction conditions?
* Which size and interface effects occur, and how can we use them to tune the actitivity and selectivity towards desired products?
Our 3D model catalysts will be assembled from ordered mesoporous silica and carbon support materials and Cu-based promoted and bimetallic nanoparticles. The combination with high resolution characterization and testing under realistic conditions allows detailed insight into the role of the different components; critical for the rational design of novel catalysts for a future more sustainable production of chemicals and fuels from renewable resources.
Ámbito científico
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryinorganic compounds
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuels
- social scienceseconomics and businesseconomicssustainable economy
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
3584 CS Utrecht
Países Bajos