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Structure-dependent microkinetic modelling of heterogeneous catalytic processes

Descrizione del progetto

Integrazione dei cambiamenti strutturali dinamici dei catalizzatori nei modelli microcinetici

Al variare delle condizioni del reattore, i catalizzatori subiscono dei cambiamenti strutturali dinamici. La struttura è spesso legata alla funzione, come rivela la scoperta di reazioni sensibili alla struttura negli studi sui cristalli singoli. Tuttavia, questi cambiamenti strutturali nei catalizzatori non sono inclusi nei modelli microcinetici più avanzati. Il progetto SHAPE, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, colmerà questa grave lacuna sviluppando una metodologia gerarchica multiscala per la modellazione microcinetica dei processi catalitici dipendente dalla struttura nella catalisi applicata. Le informazioni ricavate dalla combinazione di metodi innovativi con diversi livelli di accuratezza, e dallo sfruttamento del feedback tra sperimentazioni e teoria, consentiranno di regolare la forma e le dimensioni dei catalizzatori per personalizzarne l’attività e la selettività.

Obiettivo

Despite the fact that the catalyst structure has been an important factor in catalysis science since the discovery of structure sensitive reactions in single crystal studies, its effect on reactivity is neglected in state-of-the-art microkinetic modelling. In reality, the catalyst is dynamic by changing its structure, shape and size in response to the different conditions in the reactor. Thus, the inclusion of such effects within the framework of microkinetic modelling, albeit extremely complex, is of outmost importance in the quest of engineering the chemical transformation at the molecular level. This proposal aims to approach this grand challenge by developing a hierarchical multiscale methodology for the structure-dependent microkinetic modelling of catalytic processes in applied catalysis. In particular this challenging objective will be achieved by acting on two main fronts:
i. development of a hierarchical multiscale methodology for the prediction of the structural changes of the catalyst material as a function of the operating conditions in the reactor and the analysis of the structure-activity relations through the development of structure-dependent microkinetic models;
ii. show the applicability of the methodology by the assessment of the structure-activity relation in the context of relevant processes in energy applications such as the short-contact-time CH4 reforming with H2O and CO2 on supported-metal catalysts.
The inherent complexity of the problem will be tackled by hierarchically combining novel methods at different levels of accuracy in a dual feed-back loop between theory and experiments. This will require interdisciplinary efforts in bridging among surface science, physical-chemistry and chemical engineering. The fundamental nature and impact of the methodology will be unprecedented and will pave the way toward the detailed analysis and design of the structure-activity relation by tuning shape and size to tailoring activity and selectivity.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

POLITECNICO DI MILANO
Contribution nette de l'UE
€ 1 496 250,00
Indirizzo
PIAZZA LEONARDO DA VINCI 32
20133 Milano
Italia

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Regione
Nord-Ovest Lombardia Milano
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 496 250,00

Beneficiari (1)