来源:Nano Research Energy 发布时间:2023/6/5 11:08:31
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王熙/李莎综述:催化合成氨——计算设计助力能源转型

2023年4月28日,北京交通大学王熙教授与化学与精细化工广东省实验室李莎副研究员在中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊Nano Research Energy 上发表题为“Computational design of catalysts for ammonia synthesis”的最新合成氨计算综述论文。

图 1从合金、尺寸和磁效应等角度计算设计合成氨催化剂,以打破标度关系的限制。

氨气作为一种重要的化学品,常在化肥生产与有机合成中充当氮源。同时由于氨气具有氢含量高、能量密度高、运输方便等优点,也被视为理想的氢能载体与清洁燃料。目前,工业制氨仍通过高能耗的Haber-Bosch工艺进行,而催化剂的设计被认为解决这一问题的关键。

随着计算模拟技术的发展,催化剂的计算设计成为新催化剂发现的重要推动力,并避免了大量基于试错法的实验工作。计算模拟不仅提供了催化反应机理(包括吸附物几何构型、电子结构和能量信息),还加速了基于活性描述符的催化剂新发现(其核心是建立热化学/动力学标度关系)。

图 2合成氨催化剂的设计中有重要意义的计算和实验研究成果表。

本文首先介绍了合成氨反应的机理和建立在过渡金属催化剂上的标度关系。随后总结了合金、尺寸磁效应指导下的合成氨催化剂设计策略,目的是打破标度关系的限制以获得更佳的催化活性。最后概述了合成氨催化剂计算设计未来的机遇与挑战。

论文信息:

Zhang Y, Li S, Zheng W, et al. Computational design of catalysts for ammonia synthesis. Nano Research Energy, 2023, https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120068

DOI:10.26599/NRE.2023.9120068

Nano Research Energy 是Nano Research姊妹刊,(ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119)于2022年6月创刊,由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy 是一本国际化的多学科交叉,全英文开放获取期刊,聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用,对标国际顶级能源期刊,致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文,已入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。2025年之前免收APC费用,欢迎各位老师踊跃投稿。

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