ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems
นักวิจัย : จำรัส ลิ้มตระกูล
คำค้น : adsorption , catalysts , embedded cluster , zeolite
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2545
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RSA4180001 , http://research.trf.or.th/node/1581
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

วัตถุประสงค์ เพื่อที่จะพัฒนาระเบียบวิธีการศึกษาตำแหน่งของการเกิดปฏิกิริยา การดูดซับ และการเกิด ปฏิกิริยาในตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างในระดับนาโน ระเบียบวิธีการศึกษาวิจัย เนื่องจากการสร้างแบบจำลองปฏิกิริยาบนตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นเรื่องที่ท้าทายในเชิงทฤษฎีดังนั้น เราจึงมุ่งเน้นที่จะทำการออกแบบโครงสร้าง การดูดซับ และทำการศึกษาการเกิดปฏิกิริยาในระบบที่มีตัว เร่งโดยใช้ระเบียบวิธี Electronic structure cluster และ Electronic embedded cluster สำหรับระเบียบ วิธี Electronic embedded cluster นี้คือการฝัง Reactive cluster ลงในสนามศักย์ทีเกิดจากโครงสร้างทั้ง หมดของซีโอไลต์ (lattice framework) ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความถูกต้องให้กับแบบจำลองในทฤษฎีและ สามารถนำไปใช้ในการทำนายกลไกของการเกิดปฏิกิริยาได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผลการทดลอง การออกแบบจำลองโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ชนิด ZSM-5 ทำได้โดยการจำลองจาก โครงสร้างจริงของ ZSM-5 และทำการแทนที่ Si ที่ตำแหน่ง T12 ด้วย Al เพื่อที่จะทำให้เกิด Lewis base ซึ่งเป็น active site แล้วทำการดุลประจุลบที่เกิดจาก [AlO4]- ด้วย Cu(I), Ag(I), Li(I) หรือ H+ ในการศึกษานี้เลือกใช้แบบจำลอง Cluster ทั้งหมด 4 ชนิดที่มีขนาดตั้งแต่ 3T ถึง 10T เมื่อ T คือ tetrahedral ของ Si หรือ Al (SiO4 หรือ AlO4-) ที่ตัดมาจากโครงสร้างของ ZSM-5 การนำ Quantum cluster ฝังลงในสนามศักย์ของ point charges ซึ่งสร้างจากเทคนิควิธี SCREEP นั้นก็เพื่อเพิ่มความถูกต้องให้กับแบบจำลอง โดยเทคนิคนี้เป็นการรวมเอาผลจากสิ่งแวดล้อม ในโครงสร้างจริงของซีโอไลต์ที่ได้ตัดทิ้งไปเข้ามาด้วย สรุปและวิจารณ์ผล การออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาในระดับนาโนถือว่าเป็นหัวข้อการวิจัยทางเคมีที่น่าสนใจ และเป็นที่ ทราบกันดีว่าซีโอไลต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญในอุตสาหกรรมเคมี คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ที่สำคัญของตัวเร่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของ framework ที่ล้อมรอบโลหะ ตัวเร่งเหล่านี้สามารถปรับ ปรุงด้วยวิธีการที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์หรือโมเลกุลเป้าหมายสูงสุด ทั้งนี้เราได้ทำการศึกษา ปัญหาที่น่าสนใจของระบบตัวเร่งปฏิกิริยาในระดับนาโนหลายหัวข้อ เช่น การดูดซับ ตำแหน่งของ โปรตอน และปฏิกิริยาของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน Objectives Our aim is to develop strategies for investigating reactive center, adsorption, and reaction dynamics in nanostructured catalysts. Research Methodologies Modeling reactivity of catalysts has been a theoretical challenge. Our focus has been to design structure, sorption and reaction dynamics in catalytic systems using Electronic Structure Cluster and Electronic Embedded Cluster methods. In this new electronic embedded cluster methodology, the active site is modeled as a reactive cluster embedded in a long-range electrostatic effect of the zeolitic crystal. This allows the active site to be carried out at an accurate level of electronic structure theory while the influences of zeolite crystal are effectively included. Combining this with the conventional cluster method will provide us a powerful tool to predict reaction mechanisms in catalysts. Results and Discussion The ZSM-5 structure was taken from the silicious ZSM-5 crystal To represent the Lewis basic active site, the silicon atom of the T12 site was substituted by an aluminum atom. An Cu (I), Ag(I), Li(I) and H+ ion were added to counterbalance the negative charge of [AlO4]-. Four clusters ranging from 3T to 10T, where T is Si- or Al tetrahedral (SiO4 or AlO4-), were cut from the ZSM-5 lattice. Due to the partial covalent nature of zeolite, the boundary Si atoms of each cluster were saturated by capped hydrogen atoms located along the broken Si-O bonds in ZSM-5 lattice with an Si-H bond distance of 1.47 ?. The boundary SiH3 groups were held fixed in all geometry optimizations. To incorporate the environmental effects of the remaining zeolite framework, the QM clusters are embedded in a potential field of point charges. The SCREEP method was used to construct these point charges. To account for the electrostatic potential from the capped hydrogen atoms and to minimize their interactions with the external point charges, we removed the first shell of external charges closest to the QM cluster and adjusted the charge’s values of the next shell to reproduce the correct classical Madelung potential calculated from the Ewald- sum method in the active site region. Nonlocal hybrid density functional theory, particularly the B3LYP functional, was used in this study due to its consistency and reliability in zeolite systems. Conclusion Rational catalyst design, notably nanostructured materials, represents one of the most rewarding challenges in chemical research. Zeolites have been used as catalysts in many industrial processes, in addition to many other uses due to their nanostructured framework. They play a significant role in chemicals and fuels production. Their physicochemical properties are based on the ability of the open framework structures to enclose metals [Fe, Cu Ag, Pt, etc.], charged and neutral species as well as nanocluster with in cavities. These nonstructural catalysts can be tailored or tuned to maximize the product of target molecules by employing state-of-the-art techniques. Several interesting problems, namely adsorption, proton sitting, and reactions of hydrocarbon in nanostructured catalysts been investigated.

บรรณานุกรม :
จำรัส ลิ้มตระกูล . (2545). Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จำรัส ลิ้มตระกูล . 2545. "Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
จำรัส ลิ้มตระกูล . "Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2545. Print.
จำรัส ลิ้มตระกูล . Structure, sorption, synthesis and reaction dynamics in catalytic systems. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2545.