Theoretical Approach toward a Mild Condition Haber–Bosch Process on the Zeolite Catalyst with Confined Dual Active Sites

催化作用 离解(化学) 密度泛函理论 沸石 化学 缩放比例 铁白云石 计算化学 化学物理 化学工程 纳米技术 物理化学 材料科学 有机化学 几何学 数学 工程类
作者
Chunli Liu,Gaomou Xu,Tao Wang
出处
期刊:JACS Au [American Chemical Society]
卷期号:3 (12): 3374-3380 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacsau.3c00546
摘要

The Haber–Bosch (H–B) process is today’s dominant technology for ammonia production, but achieving a mild reaction condition is still challenging. Herein, we combined density functional theory (DFT) calculations and microkinetic modeling (MKM) to demonstrate the feasibility of conducting the H–B process under ambient conditions on a zeolite catalyst with confined dual active sites. Our designed dual Mo(II) cation-anchored ferrierite [2Mo(II)-FER] catalyst shows an energy barrier of only 0.58 eV for N≡N bond breaking due to the enhanced π-back-donation. Meanwhile, the three hydrogen sources (BH, FMH, and NMH) within 2Mo(II)-FER greatly enrich the hydrogenation mechanisms of NHx species, resulting in barriers of <1.1 eV for NHx (x = 0–2) hydrogenations. This dual-site catalyst properly decouples the N2 dissociation and NHx hydrogenation steps, which elegantly circumvents the linear scaling relation between the N2 dissociation barrier and the nitrogen binding energy. It is worth noting that our MKM results show 4 orders of magnitude higher reaction rates on 2Mo(II)-FER than the stepped sites of the FCC Ru catalyst at low temperatures, paving a solid basis to conduct the H–B process at low temperatures. We believe that our strategy will provide crucial guidance for synthesizing state-of-the-art zeolite catalysts to achieve the near-ambient condition H–B process and other chemical reactions in heterogeneous catalysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
田様应助happy采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
maolao完成签到,获得积分10
7秒前
酸化土壤改良应助dm采纳,获得10
7秒前
dery完成签到,获得积分10
8秒前
轻松听双发布了新的文献求助10
9秒前
777发布了新的文献求助10
10秒前
小刘小刘完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
guanzhuang完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
雨过天晴发布了新的文献求助10
16秒前
鲤鱼酸奶发布了新的文献求助20
17秒前
18秒前
20秒前
斯文败类应助八戒采纳,获得10
23秒前
23秒前
25秒前
27秒前
28秒前
Gerry_30发布了新的文献求助10
28秒前
轻松听双完成签到,获得积分10
28秒前
31秒前
Didibabawoo完成签到,获得积分10
31秒前
JamesPei应助阿萨斯采纳,获得10
32秒前
哼小盏发布了新的文献求助10
33秒前
孙Tuan发布了新的文献求助10
33秒前
无奈翅膀发布了新的文献求助10
34秒前
35秒前
van_完成签到 ,获得积分10
36秒前
38秒前
纳米纤维素完成签到,获得积分10
38秒前
雨过天晴发布了新的文献求助10
40秒前
寒冷山雁发布了新的文献求助10
41秒前
RED发布了新的文献求助10
42秒前
木禾完成签到,获得积分10
42秒前
臧佳莹发布了新的文献求助10
43秒前
46秒前
仁爱的伯云完成签到,获得积分10
49秒前
高分求助中
Aspects of Babylonian Celestial Divination : The Lunar Eclipse Tablets of Enuma Anu Enlil 1010
Formgebungs- und Stabilisierungsparameter für das Konstruktionsverfahren der FiDU-Freien Innendruckumformung von Blech 1000
《Disrupting White Mindfulness:Race and Racism in the Wellbeing Industry》 800
IG Farbenindustrie AG and Imperial Chemical Industries Limited strategies for growth and survival 1925-1953 800
The Illustrated History of Gymnastics 800
Sustainable Land Management: Strategies to Cope with the Marginalisation of Agriculture 600
[Echocardiography and tissue Doppler imaging in assessment of haemodynamics in patients with idiopathic, premature ventricular complexes] 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2515941
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2162245
关于积分的说明 5539201
捐赠科研通 1882215
什么是DOI,文献DOI怎么找? 936877
版权声明 564360
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 500213