Opis projektu
Nowe spojrzenie na produkcję zasobów odnawialnych
Nowe katalizatory to niezbędny element w przechodzeniu na zasoby odnawialne i zmniejszeniu zależności od ropy naftowej. Obecny rozwój katalizatorów odbywa się jednak w dużej mierze za pomocą metody prób i błędów, co utrudnia szczegółowe zrozumienie roli poszczególnych komponentów. Kluczem do rozwiązania tego problemu mogą być modelowe katalizatory 3D zaproponowane w ramach projektu 3MC finansowanego przez ERBN. Naśladują one wystarczająco dokładnie katalizatory rzeczywiste, aby można przeprowadzić na nich testy istotne dla przemysłu, ale jednocześnie te dobrze zdefiniowane katalizatory oferują możliwość zmian różnych parametrów strukturalnych z niezrównaną precyzją. Połączenie uporządkowanej mezoporowatej krzemionki i węglowych materiałów nośnych z promotorami na bazie miedzi i nanocząstkami bimetalicznymi ma pomóc badaczom uzyskać informacje na temat mechanizmów i nanostopów, które mają wpływ na funkcję katalityczną. Umożliwi to racjonalne projektowanie nowych katalizatorów do zrównoważonej produkcji substancji chemicznych i paliw z zasobów odnawialnych.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistryinorganic compounds
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuels
- social scienceseconomics and businesseconomicssustainable economy
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
3584 CS Utrecht
Niderlandy