Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Večnivojsko modeliranje fotokatalitske CO2 redukcije z računalniško intenzivnimi simulacijami (multiPHOCOS)

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.07.00  Naravoslovje  Računalniško intenzivne metode in aplikacije   

Koda Veda Področje
1.01  Naravoslovne vede  Matematika 
Ključne besede
večnivojsko modeliranje, fotokataliza, simulacije, površinske interakcije, model, optimizacija, strojno učenje, CO2, reakcija redukcije, metanol
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Upoš. tč.
15.082,88
A''
8.129,31
A'
11.082,78
A1/2
13.097,58
CI10
16.043
CImax
2.789
h10
59
A1
38,66
A3
15,75
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan 29. maj 2024; A3 za obdobje 2018-2022
Podatki za razpise ARIS ( 04.04.2019 - Programski razpis, arhiv )
Baza Povezani zapisi Citati Čisti citati Povprečje čistih citatov
WoS  549  15.672  14.285  26,02 
Scopus  576  17.406  15.966  27,72 
Raziskovalci (12)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  34342  dr. Matej Huš  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021 - 2024  694 
2.  51704  dr. Khaja Mohaideen Kamal Musthafa  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021 - 2024  24 
3.  32002  dr. Drejc Kopač  Fizika  Vodja  2021 - 2024  118 
4.  51193  dr. Andrii Kostyniuk  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021 - 2024  62 
5.  53962  Žan Kovačič  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021 - 2024  26 
6.  25446  dr. Blaž Likozar  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021 - 2024  1.228 
7.  13311  dr. Marjeta Maček Kržmanc  Materiali  Raziskovalec  2021 - 2024  183 
8.  34528  dr. Andraž Pavlišič  Materiali  Raziskovalec  2022 - 2024  106 
9.  29399  dr. Andrej Pohar  Kemijsko inženirstvo  Raziskovalec  2021  157 
10.  39350  dr. Anže Prašnikar  Kemijsko inženirstvo  Tehnični sodelavec  2021 - 2024  66 
11.  24273  dr. Matjaž Spreitzer  Materiali  Raziskovalec  2021 - 2024  367 
12.  54620  Taja Žibert  Kemijsko inženirstvo  Tehnični sodelavec  2021 - 2024  20 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  21.316 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.035 
Povzetek
Cilj predlaganega projekta je preučevanje fotokatalitske hidrogenacije ogljikovega dioksida (CO2) v metanol s pomočjo večnivojskega modeliranja. Uporabili bomo teorijo gostotnega funkcionala (DFT) za simulacijo in modeliranje reakcijske sheme na perovskitnih fotokatalitskih materialih. Glavni del projekta bo vključitev natančnega opisa površinskih interakcij med adsorbati, kar bomo na mezo-skali opisali preko kinetičnih Monte Carlo simulacij. Rezultati teoretične raziskave bodo ovrednoteni v študiji primera, kjer bomo sintetizirali modelirani fotokatalizator in eksperimentalno izvedli fotokatalitsko aktivacija CO2. Študija primera bo potrdila natančnost našega večstopenjskega računalniškega modeliranja. Medtem ko emisije CO2 naraščajo in je trenutna raven v ozračju zaskrbljujoča, katalitska hidrogenacija CO2 ostaja in bo ostala trajnostni način za preprečevanje nadaljnjega povečanja koncentracije CO2. Hidrogeniranje CO2 v fosilna goriva, zlasti metanol, je privlačna rešitev za shranjevanje energije. Še posebej je fotokatalitsko zmanjšanje CO2 energetsko ugoden pristop, ki je v zadnjem času pridobil veliko zanimanja. Z uporabo sončne energije neposredno v fotokatalitskem procesu je pretvorba trajnostna, z ničelnim ogljičnim odtisom. Ključna sestavina za uspešno fotokatalitsko pretvorbo CO2 v metanol je uporaba učinkovitega in optimiziranega fotokatalizatorja, z visoko aktivnostjo in stabilnostjo. Ker je na voljo veliko različnih materialov in geometrij, je za iskanje popolnega fotokatalizatorja potrebno opraviti veliko število eksperimentov. S pristopom preko teoretičnega modeliranja si lahko olajšamo eksperimentalno delo, saj lahko preučimo fotokatalitsko aktivne materiale z uporabo računalniških simulacij, na atomski in na mezo-skali. V tem projektu se bomo osredotočili na perovskitne fotokataliztorje, kot npr. površina SrTiO3. Raziskali bomo mehanizem reakcijske poti hidrogenacije CO2 pri fotokatalitski reakciji, pri kateri valovna dolžina vpadne svetlobe pomaga pri spodbujanju aktivnosti tako, da zniža aktivacijske energijske bariere določenih korakov v reakcijski shemi. Izračunane energije in predlagani reakcijski mehanizem bodo uporabljene pri kinetičnih Monte Carla (kMC) simulacijah. Tu bo poudarek na natančni vključitvi medsebojnih interakcij na površini, preko razširitve po prispevkih gruč. Metodologija je bila preizkušena na različnih enostavnih sistemih, vendar je računalniško zahtevna, sploh kadar se uporablja na kompleksnih reakcijskih poteh z veliko vmesnih spojin, kot je hidrogenacija CO2 v metanol. V predlaganem projektu bomo preučili vpliv površinskih interakcij na različnih ravneh, od interakcij kratkega dosega do dalšjih večdelčnih. Preučili bomo, v kolikšni meri natančen opis interakcij vpliva na katalitsko aktivnosti in v kakšni meri je treba interakcije vključiti v model, da dobimo realen opis reakcije v eksperimentalno ustreznih pogojih. Nazadnje bo študija primera v sodelovanju z Inštitutom Jožef Stefan služila kot potrditev teoretičnega modeliranja. Teoretično najbolj obetavni fotokatalizatorji bodo sintetizirani z natančnim nadzorom nad izpostavljenimi kristalnimi ravninami in terminalnimi površinami. Karakterizacija bo potrdila podobnost sintetiziranega in modeliranega fotokatalizatorja, fotokatalitski poskusi pa bodo podali eksperimentalno določeno katalitsko aktivnost in selektivnost. Primerjava različnih rezultatov simulacij kMC nam bo dala neposreden dokaz natančnosti površinskih interakcij, ki so eksperimentalno še relevantne. Poleg tega bo primerjava z eksperimentalnimi rezultati, zlasti z energijami, služila kot pokazatelj natančnosti metodologija DFT za modelirano reakcijo fotokatalitske pretvorbe CO2.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno