Chem. Rev.:微观动力学建模：用于催化剂合理设计的工具

雨辰

2020-11-19

多相催化剂的设计依赖于对控制催化剂性能的基本表面动力学的理解，而微观动力学建模是可以帮助研究人员简化催化剂设计过程的工具。微观动力学模型用于识别关键的反应中间体和决定反应速率的基本反应，从而为改进催化剂的设计提供重要信息。

有鉴于此，威斯康星大学的James A. Dumesic教授和Ali Hussain Motagamwala等人，讨论微动力学模型的分析，以确定速率决定反应的程度控制和可逆性的每个基本反应。总结了利用从实验数据，理论相关性和量子化学计算获得的反应动力学参数开发微观动力学模型的一般步骤。研究了确保微观动力学模型热力学一致性所需的方法。描述了参数调整所需的步骤，以解决催化剂的异质性和参数估计中的固有误差。

本文要点

1）讨论了使用速率控制和每个基本反应的可逆性来确定速率确定反应的微观动力学模型的分析。介绍了将Brønsted–Evans–Polanyi关系和比例关系纳入微动力学模型，并讨论了这些关系对催化性能和火山曲线形成的影响。

2）根据基本反应的最大速率回顾了反应方案的分析，并概述了确定动力学上重要的过渡态和吸附的中间体产物的步骤。探索了广义速率表达式在重要表面中间体的最佳结合能预测中的应用，并估计潜在速率改善的程度。

3）还探讨了微动力学模型在均相催化、电催化和瞬态反应动力学中的应用。最后，着重介绍了微观动力学建模在催化剂设计中的应用所面临的挑战和机遇。

参考文献：

Ali Hussain Motagamwala et al. Microkinetic Modeling: A Tool for Rational Catalyst Design. Chem. Rev., 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00394

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00394