Метод DFT для удешевления гетерогенных катализаторов

Демонстрируя возможности теоретических методов, исследователи применили квантово-химические расчеты для того, чтобы найти дешевый сплав, способный катализировать промышленно важные процессы быстрее, чем существующие дорогие системы.

Исследовательская группа Йенса Норскова (Jens N?rskov) из Технического Университета Дании использовали метод функционала плотности [density functional theory (DFT] для того, чтобы обнаружить лучшие способы удаления ацетилена из потока этилена, использующегося для производства полиэтилена.

Этилен, получаемый для полимеризации, обычно загрязнен небольшим количеством (около 1%) ацетилена. Перед использованием сырого этилена в дальнейших процессах необходимо очистить его от ацетилена гидрированием, однако это процесс, отличаясь низкой селективностью, может приводить к образованию этана. Норсков поясняет, что для избирательного гидрирования ацетилена в присутствии этилена используют палладий-серебряный катализатор, добавки серебра к которому приводят к тому, что этилен десорбируется с поверхности катализатора быстрее, чем протекает его гидрирование.

Исследователи под руководством Норскова использовали метод DFT для быстрого скрининга свойств 70 альтернативных биметаллических соединений для того, чтобы сравнить их стоимость, стабильность, активность и селективность в реакции гидрирования этилена. Их выбор пал на сплав никеля с цинком, после чего его синтез и экспериментальная проверка каталитической активности продемонстрировала его высокую стабильность и возможность использования в требуемой реакции.

По словам Норскова, проделанная работа говорит не только о том, что теоретические модели изучаемых реакций верны, но также и о том, что методы компьютерной химии вполне могут использоваться для разработки новых материалов.

Источник: Science, 2008, 320, 1320; DOI: 10.1126/science.1156660
Перевод на русский: http://www.chemport.ru/datenews.php?news=1070