[發明專利]一種合金催化材料的篩選方法及裝置

有效

• 申請號: 202110456925.7
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113192575B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 程道建;許昊翔;劉金
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G16C10/00;G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

本發明公開了一種合金催化材料的篩選方法及裝置。所述合金催化材料的篩選方法包括：獲取反應物信息以及待添加合金催化材料的各個體系；獲取合金催化劑表面模型；獲取最穩定合金催化劑表面模型；為每個體系生成一個合金顆粒模型；獲取每個合金顆粒模型的本征反應動力學信息，所述本征反應動力學信息包括催化性能計算信息；獲取吸附能?催化性能關聯式模型；根據吸附能?催化性能關聯式模型以及各個所述合金顆粒模型，分別獲取每個合金顆粒模型的催化性能預測信息；根據每個所述合金顆粒模型的催化性能計算信息以及催化性能預測信息獲取滿足預設條件的合金顆粒模型。本申請的合金催化材料的篩選方法具有較高的精確度和篩選速度。

技術領域

本申請涉及催化材料技術領域，具體涉及一種合金催化材料的篩選方法以及合金催化材料的篩選裝置。

背景技術

現代化工生產過程，催化劑都有著舉足輕重的作用。其中，合金催化劑是一類重要的工業催化劑。合金的催化性能會隨著不同種類金屬的摻入加以調變，形成的合金材料不僅可用于改善烴類的氫解、加氫、脫氫、部分氧化等反應的轉化速率、選擇性，還可以增強催化材料的穩定性。然而，金屬種類繁多，不同的合金材料在不同的反應中所起的作用機制也不同，所以僅憑大量試驗才能篩選出相對理想催化劑的傳統試錯法耗時且不經濟。當今計算機領域發展迅猛且理論計算方法日益完善，最新的研究顯示，可基于理論計算手段研究催化反應機理，評估催化活性，從而對未知的合金材料的催化性能進行預測。這類利用理論計算有效篩選合金催化材料的方法可有效減少催化劑開發周期。

近年來，雖然許多科研學者結合第一性原理計算篩選方法在合金催化材料設計領域取得了一定成果，但這種計算方法有以下局限性。首先，利用現有的理論模型能夠較為準確的模擬出在真空條件下顆粒的表面結構。

但是這種模擬方法所得到的計算結果和實驗結果相比往往存在較大的偏差，這是因為人們做了一系列原位研究發現，合金顆粒的尺寸、結構和表面組分都會隨著反應環境的改變發生相應的動態變化，即真空條件下的金屬態表面模型無法準確反映真實工況下的反應位點。

其次，通常計算模擬的數據是在反應中間體低覆蓋度模型上得到的，沒有考慮在不同反應環境下，表面模型中的反應中間體覆蓋度與反應動力學數據中的反應中間體覆蓋度的自洽，難以準確獲取本征動力學數據。

綜上，針對合金催化劑建立能反映任意反應環境下的催化性能預測模型，有助于快速篩選。因此，需要提供一種能準確反映真實工況下合金催化材料的催化位點結構及本征動力學信息的計算與篩選方法。

因此，希望有一種技術方案來解決或至少減輕現有技術的上述不足。

發明內容

本發明的目的在于提供一種合金催化材料的篩選方法來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

在本實施例中，最穩定合金催化劑表面模型是指具有吉布斯表面自由能最低值的合金催化劑表面模型。

本發明的一個方面，提供一種合金催化材料的篩選方法，所述合金催化材料的篩選方法包括：

獲取反應物信息以及待添加合金催化材料的各個體系；

獲取每個體系的待添加合金催化材料的合金催化劑表面模型；

獲取每個體系的所述待添加合金催化材料在預設反應條件范圍內對應的最穩定合金催化劑表面模型；

根據每個體系的合金催化劑表面模型為每個體系生成一個合金顆粒模型；

根據反應物信息、最穩定合金催化劑表面模型以及合金顆粒模型獲取每個合金顆粒模型的本征反應動力學信息，其中，所述本征反應動力學信息包括催化性能計算信息；

獲取吸附能-催化性能關聯式模型；

根據吸附能-催化性能關聯式模型以及各個所述合金顆粒模型，分別獲取每個合金顆粒模型的催化性能預測信息；