Rh和Pt团簇催化净化汽车尾气反应机理的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21343001
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    10.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0302.化学模拟与应用
  • 结题年份:
    2013
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2013-12-31

项目摘要

Catalytic conversion of automobile exhaust, such as the reduction of NOx and hydrocarbon cracking, is a major challenge in environment and catalysis research because of the green house effect of these gases. Rh-based and Pt-based catalysts are the components responsible for the removal of NO and the cracking of hydrocarbons,respectively. The density functional theory, quantum mechanics, molecular mechanics, molecular dynamic simulation, and surface kinetic simulation methods are explored to investigate the above catalytic reaction mechanisms. The contents of the present investigation are as follows: (a) to design RhnMm and PtnMm (M = Ni and La et al)clusters, (b) to provide insight into the intrinsic property and catalytical efficiency of the purification of automobile exhaust on RhnMm and PtnMm cluster, (c) to explore the effect of temperature and pressure on the reactivity and selectivity of dynamic purification of automobile exhaust, (d) to accumulate the thermodynamic and kinetic data, e.g. rate constant and branching ratio of products under different temperature and pressure, and the difference of Gibbs free energy, (e) to acquire the determining transition state and intermediate of catalytic turnover frequency, and (f) to elucidate the effect of nonnoble-metal promoter on the structure and property of Rh-based and Pt-based catalysts. The the present investigation is helpful to the understand the nature of catalytic reactions, and design and develop effective, cheap, and practical catalysts for the removal of automobile exhaust. It is very important to explore the rule of the complicated system kinetics, to control and remove envirnomeantal pollution, and innovate the low-carbon technology.
以减少和消除汽车尾气污染为背景,降低尾气净化催化剂中贵金属用量为目标,采用密度泛函理论、量子力场和分子力场相结合、分子动力学模拟、表面动力学模拟等方法,以NO还原和烷烃裂解为模型反应,设计适宜的RhnMm和PtnMm (M = Ni和La 等)团簇模型,研究催化剂活性组分团簇对NO还原和烷烃裂解催化反应的影响,探求温度和压力对其动态催化反应活性和选择性影响的实质,阐明催化反应机理,获取决定催化效率的关键过渡态和中间体,积累NO还原和烷烃裂解催化反应的热力学和动力学参数(如反应速率常数和产物选择性等),明确非贵金属助剂对Rh和Pt团簇模型催化剂结构和性能的影响。为设计合成降低Rh和Pt用量的新型高效廉价的汽车尾气净化催化剂提供理论依据。对探索复杂体系动力学规律、控制和治理环境污染、创新低碳技术具有重要意义。

结项摘要

氮氧化合物的催化还原和烷烃的催化裂解对控制和治理环境污染具有重要意义。本项目采用量子化学计算的方法,将非贵金属助剂引入到Rh团簇和Pt团簇建立模型催化剂,研究在其模型催化剂上NO还原和低碳烷烃裂解的催化反应机理。分别研究了以下催化反应机理:(1)、设计优化了催化剂团簇模型RhnPdm (n + m = 4),获得了在Rh4、 Rh4+、Rh2Pd2等团簇模型上NO 还原(NO + CO → N2 + CO2)的催化反应机理。结果表明,CO促进了NO中N-O键的断裂,Pd的参与有利于CO2的生成;(2)、设计优化了Pt2、Pt6和PtnNim (n+m = 4)以及Pt/γ-Al2O3等催化剂模型,获得了在Pt2、Pt6和PtnNim (n+m = 4)以及Pt/γ-Al2O3等模型催化剂上C2H6或C3H8的催化裂解机理。结果表明,催化剂活性组分Pt具有很高的C-H键活化能力,同时具有较强的吸附H2和C2H4的能力,使得其释放H2和C2H4的能力很差,从而降低了催化活性。而非贵金属助剂Ni和载体γ-Al2O3分别与Pt发生协同作用,使得释放H2和C2H4更加容易,从而提高了催化活性。(3)、获得了M原子、MO分子和MO+正离子(M = Fe和Ni)等催化乙炔三聚环化生成苯(3C2H2 → C6H6)的反应机理。结果表明,MO分子具有最高的催化活性。理论计算所得到的相关物种的红外振动频率数据可为实验研究中相关新物种的光谱认证提供有力帮助。该项目成果可为设计合成降低Rh和Pt用量的新型高效廉价的汽车尾气净化催化剂提供理论依据,对探索复杂体系动力学规律具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Activation of propane C-H and C-C bonds by a diplatinum cluster: potential energy surfaces and reaction mechanisms
二铂簇活化丙烷 C-H 和 C-C 键:势能表面和反应机制
  • DOI:
    10.1007/s11224-013-0311-4
  • 发表时间:
    2014-04-01
  • 期刊:
    STRUCTURAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Ju, Ting-Yong;Yang, Hua-Qing;Hu, Chang-Wei
  • 通讯作者:
    Hu, Chang-Wei
Ni原子催化乙炔三聚环化反应机理的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    化学研究与应用
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨华清
  • 通讯作者:
    杨华清

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  • 通讯作者:
    杨华清

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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