概 述
前躯体及活性组分对雷尼镍催化活性的影响
工业应用
大宗化学品，精细化学品
挑战
确定前驱组成对终态催化剂结构的影响
测定不完全浸出对孔隙率的影响
模拟工作
设计虚拟实验手段模拟催化剂的活化
模拟初始及终态催化剂的不同组成
分析孔隙率随催化剂组成的变化
模拟结果
模拟结果显示孔隙率与催化剂的初始及终态组成有关。同时还观察到不完全浸出对孔隙率具有稳定作用。
分 类
工业应用
大宗化学品
石油天然气及石油化工
精细化学品
软件
CIassical
AMORPHOUS BUILDER
LAMMPS ATOMISTIC
Engineering
MAPS
性质
催化剂活性
孔隙率
应用
催化剂
催化反应在化学工业中无处不在。非均相催化在催化市场中占主导地位。随着环保意识的提高及经济因素，如降低生产工艺过程的能耗的要求，成为催化剂优化与开发性能更高催化剂的驱动力。骨架催化剂是相关材料的一类重要代表技术。其优势在于既能在活化态下储存也可通过简单的浸出工艺活化。活性极高因此单位质量成本低，对于工业应用极具吸引力。
挑战
工业对于提高生产效率、降低成本、及以环保、可持续的方式生产存在着持续不断的追求。催化技术能够提高生产效率、降低能耗，进而从根本上实现上述目标。为提高生产效率，需从细节上理解其催化机制。对骨架或多孔催化剂来说，其孔结构对催化性能至关重要。因此，有必要了解前驱体及终态催化剂的组成对结构性质、尤其是孔隙率的影响。在本研究案例中，我们集中对雷尼镍进行了研究。雷尼镍是工业上作为加氢催化使用的一类有代表性的多孔非晶催化剂。其活化态是将镍铝合金前驱体经浸出工艺制备得到的。
模拟工作
从NiAl3晶体结构开始，利用MAPS的建模工具构建了具有不同NiAl组成的合金结构。利用MAPS的LAMMPS模块对前驱体的结构进行了分子动力学模拟。为尽可能模拟实际实验条件，进行了退火与淬火模拟。对于催化剂的活化态结构同样对不同配比对不完全浸出的影响进行了研究。利用MAPS分析工具对结构性质进行了分析。
Figure 1：基于相同组成的前驱体生成的3种组成的活化态催化剂的孔径分布
模拟结果
为构建非晶多孔雷尼镍催化体系制定了一系列模拟流程。对催化剂活性态的孔隙率的分析显示孔径同时受前驱体及终态催化剂组成的影响。同时还观察到不完全浸出残留的铝对孔隙率具有稳定作用。
Figure 2：雷尼镍的3D结构
MAPS 材料及化工过程设计平台是集多款优秀的第三方材料设计软件的、多尺度、可扩展的平台；可应用于从量子化学计算到中尺度计算。MAPS包括友好的图形用户界面供用户建模、方便分析计算结果。 MAPS适合描述含能材料、离子液体、高分子材料、合金材料、复合材料、电池材料等性质。MAPS软件拥有：（一）建模功能（二）分析功能。
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Amorphous Builder无定型结构建模模块，基于目前最流行的蒙特卡洛方法，结合反冲生长技术，构建真实的无定型结构模型。Amorphous Builder的最大的特点是建模效率高。Amorphous Builder应用于高分子、流体、纳米结构、石油、橡胶、气固液混合结构、离子液体、电解质和表面活性剂等模型。
