First principles design of novel ammonia synthesis catalysts

新型氨合成催化剂的第一性原理设计

基本信息

  • 批准号:
    EP/L02537X/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.33万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2014 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The development of the Haber Bosch Process for the synthesis of ammonia on an industrial scale was one of the major achievements of the 20th Century. It can be directly credited with sustaining the global population through the provision of an accessible route to synthetic fertilizers. The process is based upon the reaction of pure N2 and H2 feedstreams over a promoted iron based catalyst. It is operated at high pressure (>100 atmospheres) and moderate temperature and the process as a whole currently accounts for a significant proportion of global energy demand (>1%). In this research, we are attempting to develop alternative catalysts which will contribute to energy savings by facilitating the reaction at lower reaction temperatures (where there is a thermodynamic advantage.) The approach to be taken will involve a mixture of computational design and experimental testing and is based upon previous studies of metal nitride catalysts which exhibit interesting activity for ammonia synthesis. Metal nitrides potentially contain "activated" nitrogen within their structure and it is the reactivity of this lattice nitrogen which which could be the key to their high activity. Using computational modelling, understanding of experimental results will be obtained and will be extended to the identification of nitride materials of potential high catalytic activity. In parallel laboratory experiments, the identified materials will be synthesised and tested and the results fed back into the computational modelling to provide improved understanding. In this way, optimal catalyst formulations will be identified and these will be prepared and tested under industrially relevant ammonia synthesis conditions and the results will be compared to those from conventional industrially applied iron based catalysts.
工业规模合成氨的哈伯博世工艺的开发是 20 世纪的重大成就之一。通过提供获取合成肥料的便捷途径,它可以直接归功于维持全球人口的发展。该工艺基于纯 N2 和 H2 原料流在促进的铁基催化剂上的反应。它在高压(>100 个大气压)和中等温度下运行,整个过程目前占全球能源需求的很大一部分(>1%)。在这项研究中,我们正在尝试开发替代催化剂,通过在较低的反应温度下促进反应(具有热力学优势),从而有助于节省能源。所采取的方法将涉及计算设计和实验测试的结合,基于先前对金属氮化物催化剂的研究,该催化剂对氨合成表现出有趣的活性。金属氮化物的结构中可能含有“活化”氮,这种晶格氮的反应性可能是其高活性的关键。使用计算模型,将获得对实验结果的理解,并将其扩展到识别具有潜在高催化活性的氮化物材料。在平行实验室实验中,将合成和测试已识别的材料,并将结果反馈到计算模型中以提供更好的理解。通过这种方式,将确定最佳的催化剂配方,并在工业相关的氨合成条件下制备和测试这些配方,并将结果与​​传统工业应用的铁基催化剂的结果进行比较。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Role of Composition for Cobalt Molybdenum Carbide in Ammonia Synthesis
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.7b02168
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    AlShibane, Ihfaf;Daisley, Angela;Smith, Ronald I.
  • 通讯作者:
    Smith, Ronald I.
XAS investigation of silica aerogel supported cobalt rhenium catalysts for ammonia decomposition.
  • DOI:
    10.1039/d0cp00558d
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Karsten G Kirste;S. Laassiri;Zhigang Hu;D. Stoian;L. Torrente‐Murciano;J. Hargreaves;K. Mathisen
  • 通讯作者:
    Karsten G Kirste;S. Laassiri;Zhigang Hu;D. Stoian;L. Torrente‐Murciano;J. Hargreaves;K. Mathisen
DFT Study of the Mars - van Krevelen Mechanism for Ammonia Synthesis on Co3Mo3N (111)-surfaces
Co3Mo3N(111)表面合成氨的 Mars - van Krevelen 机理的 DFT 研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Constantinos D. Zeinalipour-Yazdi
  • 通讯作者:
    Constantinos D. Zeinalipour-Yazdi
Novel Catalytic Materials: Catalysis Series
新型催化材料:催化系列
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    J S J Hargreaves
  • 通讯作者:
    J S J Hargreaves
COx-free hydrogen production from ammonia - mimicking the activity of Ru catalysts with unsupported Co-Re alloys
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2020.119405
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Kirste, Karsten G.;McAulay, Kate;Torrente-Murciano, Laura
  • 通讯作者:
    Torrente-Murciano, Laura
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Justin Hargreaves其他文献

Justin Hargreaves的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Justin Hargreaves', 18)}}的其他基金

Next generation ammonia synthesis: a highly integrated computational modelling and experimental approach
下一代氨合成:高度集成的计算建模和实验方法
  • 批准号:
    EP/T027851/1
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Research Grant
Controlled ensemble size and elucidation of structure-sensitivity: a new approach in nitride catalysis
受控系综尺寸和结构敏感性阐明:氮化物催化的新方法
  • 批准号:
    EP/J018384/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Research Grant
The development of novel and well defined visible-light photocatalytic materials as a vehicle for the transfer of expertise
开发新颖且明确的可见光光催化材料作为专业知识转移的载体
  • 批准号:
    EP/E012167/1
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

毕赤酵母萜类合成模块化快速原型及设计原则
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
镁合金高效缓蚀剂作用机制及设计原则
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型马氏体耐热钢焊材设计原则及焊接接头高温性能调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    320 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
中国近代钢筋混凝土建筑保护技术研究
  • 批准号:
    51778123
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
因析设计的一般最小低阶混杂构造理论及应用
  • 批准号:
    11661076
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    39.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

First-principles design of atomic defects for quantum technologies
量子技术原子缺陷的第一性原理设计
  • 批准号:
    DE220101147
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
First-principles design of low-dimensional perovskites for white light emission
白光低维钙钛矿的第一性原理设计
  • 批准号:
    23KF0030
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Uncovering the origin and theoretical design of shape memory alloys by machine learning and first-principles calculations
通过机器学习和第一性原理计算揭示形状记忆合金的起源和理论设计
  • 批准号:
    23K04422
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Material design for beta titanium alloys based on first-principles calculations and machine learning
基于第一性原理计算和机器学习的β钛合金材料设计
  • 批准号:
    23K04417
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
First-principles design of spin conversion materials by nanostructure prediction
通过纳米结构预测第一性原理设计自旋转换材料
  • 批准号:
    22K04862
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 40.33万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了