Modellering van MCM-41 één-atoom-katalysatoren

Computationele chemie speelt een belangrijke rol in katalyse omdat het kan helpen bij het ontrafelen van de aard van de actieve sites en het reactiemechanisme van katalysatoren. Eén-atoom-katalysatoren (EAKs) zijn een groeiende klasse katalytisch materiaal dat de voordelen van homogene en heterogene katalysatoren combineert. Ru@MCM-41 is een nieuwe heterogene katalysator die bestaat uit enkelvoudige rutheniumatomen die in de wanden van MCM-41 zijn verwerkt en gestabiliseerd worden door een surfactant. Experimenten hebben aangetoond dat het surfactant een significant effect heeft op de katalytische activiteit, en nodig is om hoge turnover-numbers te bereiken. De hoge activiteit van Ru@MCM-41 in de hydrogenatie van CO2 naar formiaat inspireerde ons om een MCM-41 EAK model te ontwikkele met als doel de rol van alle componenten te begrijpen, leidend tot het ontwerp van een nieuwe klasse EAKs. Vandaag de dag bestaat er nog geen enkel EAK model dat het effect van het surfactant omvat. Vanwege de complexiteit van MCM-41, zal een amorf silica-model worden gebruikt om periodieke DFT-berekeningen uit te voeren. De resultaten van dit project zullen ons in staat stellen de structuur van de katalysator en de respectievelijke actieve sites te begrijpen, en zal mechanistische inzichten verschaffen over hydrogenatiesreacties.