Developing Late Metal Catalytic Systems for Aerobic Partial Oxidation of Alkanes

开发烷烃有氧部分氧化的后金属催化系统

基本信息

  • 批准号:
    1856547
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

There is an urgent need for new technologies to enable the economically-viable and environmentally-responsible use of the large amounts of natural gas currently being accessed due to recent innovations in hydrolytic fracturing and directional drilling. New methods to convert natural gas directly to higher value fuels and chemicals would limit the current practice of flaring (direct burning to carbon dioxide without energy capture). Currently, more than 140,500 million cubic meters of natural gas is wasted each year in the flaring process. This research project seeks to convert hydrocarbons such as natural gas, to higher value commodity chemicals by developing new catalysts that speed-up the desired chemical transformation efficiently and effectively. Cost, availability, and its benign nature, make oxygen/air the best choice of oxidant for large-scale chemical oxidation. Professor Goldberg is committed to mentoring and encouraging a diverse group of students to pursue careers in science. Her students learn to develop and analyze chemical reactions and scientific arguments, critically evaluate their data, use advanced laboratory techniques and modern analytical and spectroscopic methods, search and manage the expansive scientific literature, and communicate effectively with other scientists and lay audiences. Through participation in science outreach events and programming at the University of Pennsylvania and in the Philadelphia Public Schools, the research team educates the general public about the important role that catalysis plays in their lives. High school students in the greater Philadelphia area learn that scientists come from all backgrounds, and that this diversity is crucial in the sciences as it spurs innovation and accelerates the finding of new knowledge and solutions. This project targets the development of robust catalysts that can selectively activate and functionalize carbon-hydrogen (C-H) bonds using air or oxygen as the oxidant. New technologies are needed to enable the economically viable and responsible use of the large amounts of natural gas that are currently being accessed due to the recent innovations in hydrolytic fracturing and directional drilling methods. To this end, the research team on this project is investigating new mechanisms for the activation of alkane C-H bonds. Detailed studies of the reactions of organometallic alkyl compounds (the metal products of C-H activation) with oxygen are carried out to gain the mechanistic understanding that is needed for the design and development of methods to use oxygen as the oxidant in selective partial oxidations of natural gas. In parallel with the laboratory research, the project trains a workforce of scientists who is needed to address the many future technological challenges. This project is providing the next generation of scientists with important training and skills to allow them to be creative and effective in solving global challenges.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
由于最近在水解分裂和方向钻探方面的创新,迫切需要新技术可以实现当前可使用的大量天然气的经济可行且对环境响应的使用。直接将天然气转换为更高价值燃料和化学物质的新方法将限制当前的燃烧练习(直接燃烧到二氧化碳而无需捕获能量)。 目前,每年在耀斑的过程中浪费了超过1.40亿立方米的天然气。 该研究项目旨在通过开发新的催化剂来有效,有效地加速所需的化学转化,从而将诸如天然气的碳氢化合物转化为更高价值的商品化学物质。成本,可用性及其良性性质,使氧气/空气成为大规模化学氧化的最佳氧化剂。戈德堡教授致力于指导和鼓励各种各样的学生从事科学职业。她的学生学习开发和分析化学反应和科学论证,批判性地评估他们的数据,使用先进的实验室技术以及现代的分析和光谱方法,搜索和管理广泛的科学文献,并与其他科学家并有效地沟通。通过参加宾夕法尼亚大学和费城公立学校的科学外展活动和编程,研究小组向公众教育了催化作用在他们的生活中所发挥的重要作用。大费城地区的高中生了解到,科学家来自所有背景,这种多样性在科学中至关重要,因为它刺激了创新并加速了新知识和解决方案的发现。 该项目靶向可以使用空气或氧作为氧化剂选择性激活和功能化碳 - 氢(C-H)键的稳健催化剂的发展。需要新的技术来使经济上可行且负责任地使用大量天然气,这些天然气由于最近在水解分裂和定向钻探方法方面的创新而获得的。为此,该项目的研究团队正在研究激活Alkane C-H键的新机制。对有机金属烷基化合物(C-H激活的金属产物)的反应进行了详细研究,以获得设计和开发方法在选择性部分氧化天然气体中使用氧化剂作为氧化剂的设计和开发所需的机械理解。与实验室研究同时,该项目培训了科学家的劳动力,这些科学家需要应对许多未来的技术挑战。该项目正在为下一代科学家提供重要的培训和技能,以使其在解决全球挑战方面具有创造力和有效性。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的评估评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synthesis and Reactivity of Pt II Methyl Complexes Supported by Pyrazolate Pincer Ligands
吡唑酯钳配体支持的 Pt II 甲基配合物的合成和反应活性
  • DOI:
    10.1021/acs.organomet.0c00023
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zahora, Braden A.;Gau, Michael R.;Goldberg, Karen I.
  • 通讯作者:
    Goldberg, Karen I.
Mono- and Dinuclear Binding Modes of the 2,5-Bis(α-pyridyl)pyrrolate Ligand in Platinum(II) Complexes
铂(II)配合物中2,5-双(α-吡啶基)吡咯酸盐配体的单核和双核结合模式
  • DOI:
    10.1021/acs.organomet.1c00152
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Newman, Drew C.;Gau, Michael R.;Carroll, Patrick J.;Goldberg, Karen I.
  • 通讯作者:
    Goldberg, Karen I.
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  • 通讯作者:
    D. Roberts

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    2012
  • 资助金额:
    $ 50万
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  • 资助金额:
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    $ 50万
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    0650456
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 50万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了