DFT和SISSO对CO2循环添加反应对以乙烯氧化物进行研究,该反应由内部框架M(II) -BEA热酸催化
Winyoo Sangthong1, Jakkapan Sirijaraensre1,2
1Center for Advanced Studies in Nanotechnology for Chemical, Food, and Agricultural Industries, Kasetsart University Institute for Advanced Studies, Kasetsart University, Bangkok 10900, Thailand. fscijkp@ku.ac.th.
这项研究探讨了使用M(II) -BEA热石与乙烯氧化物 (EO) 的二氧化碳循环添加. 添加TMAI作为辅助催化剂显著降低了激活能量,使乙烯碳酸盐 (EC) 生产更有效率.
科学领域:
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 热质石是化学转换中的关键催化剂.
- 从二氧化碳和乙烯氧化物 (EO) 生产乙烯碳酸盐 (EC) 是一个重要的工业过程.
- 了解反应机制和激活能量是优化催化效率的关键.
研究的目的:
- 为了研究二氧化碳循环添加与EO对M(II) -BEA热石的机制.
- 评估TMAI作为联合催化剂对反应途径和动力学的影响.
- 使用SISSO算法开发激活能量的预测模型.
主要方法:
- 使用M06-L函数的密度函数理论 (DFT) 计算.
- 对反应机制的分析 (协同与逐步).
- 应用SISSO算法用于定量结构与属性关系 (QSPR) 建模.
主要成果:
- 非催化反应通过具有高激活能 (38.639.9 kcal mol-1) 的协同机制进行.
- TMAI的存在促进了涉及EO环开启,CO2激活和环关闭的阶段性机制,在决定速率的阶段 (14.124.7 kcal mol-1) 具有较低的激活能量.
- 一个来自SISSO的模型准确地预测了使用热/共催化剂MO能量和吸附自由能量的最高激活能量 (R2=0.998,RMSE=1.52 kcal mol-1).
结论:
- 在EC合成中,TMAI显著提高了M(II) -BEA热的催化性能.
- 与TMAI相结合的逐步机制在动力学上比协调的途径更有利.
- 开发的SISSO模型为预测催化活性提供了一种有效的工具,有助于设计改进的热酸催化剂.
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