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Non-empirical structure determination and elucidation of structure-performance relationship for primary particle of Ziegler-Natta catalyst of Ziegler-Natta catalyst by machine-learning

通过机器学习对齐格勒-纳塔催化剂一次粒子进行非经验结构确定和结构-性能关系的阐明

基本信息

批准号：
20J15042
负责人：
高棹玄徳
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15042/
关键词：
Ziegler-Natta 機械学習構造決定 DFT 遺伝的アルゴリズム NNP

项目摘要

工業的なポリオレフィン製造の主流を占めるZiegler-Natta触媒の重要な性質の一つに、マルチサイト性、つまり得られるポリマーの構造分布がある。しかし、その起源については未だ十分に明らかにされていない。令和3年度は主に以下の事柄を実施した。1. 非同期的分散遺伝的アルゴリズムの実装と数nmサイズでの構造決定の実現　構造データベースからの移住オペレータによる非同期的分散遺伝的アルゴリズムの実装によって構造決定プログラムの探索効率を向上させた。これにより、現実の触媒に近いサイズの系に対する構造決定を実現した。ここで、構造データベースは各GAで計算されたすべての構造と計算結果を保持し、各GAでは一定の世代ごとにデータベースから構造を集団に追加する(移住オペレータ)。2. MgCl2/TiCl4系のプロピレン重合シミュレーション　構造決定によって得られた分子モデルに基づいてプロピレン重合のシミュレーションを行った。活性点構造の分布はプロピレン重合における触媒性能の分布をもたらし、立体制御配位子を2つ持つTi種は立体選択性を示す。欠陥表面と高被覆率がこのような配位子を生み出す。本触媒で長らく疑問視されていた、ドナーフリー触媒における立体特異性の起源を明らかとした。3. ドナー分子を含む系の構造決定　有機分子を含む複数の吸着子に対して非経験的構造決定プログラムを拡張し、ドナー分子の吸着を伴った構造決定を実現した。ドドナー分子には工業的に用いられる9,9-ビス（メトキシメチル）フルオレンを使用した。得られた安定構造群の表面は吸着によって大きく再構成され、完全被覆状態であった。有限な表面において吸着子を高密度に担持する事のエネルギー的な優位性から、{100}表面の再構成によって生じる{110}テラスおよび{110}テラス上のTiCl4/ドナー共吸着構造が支配的である事が明らかとなった。

Industrial なポリオレフィン manufacturing accounts for mainstream のをめる Ziegler - Natta catalyst の important nature なのつに, マルチサイト, つまり have られるポリマーの structure distribution がある. The origin of the ににされててててだだ is not だ very に clear らにされてにされてななな. In the third year of the Reiwa era, the following に main affairs handle を was carried out with the restoration of た. Dispersion of 1. Not in the same period of 伝アルゴリズムの be quantity と nm サイズでの structure decision の be now construct データベースからの emigration オペレータによる dispersion of the period of 伝アルゴリズムの be loaded によって structure decision プログラムのを exploration working rate upward させた. The current <s:1> catalyst に is close to the ササズズ the に is に against the する structure, which determines the を current た. ここで, tectonic データベースは the GA で calculate されたすべての tectonic と results を keep し, the GA では certain の generation ごとにデータベースから tectonic を set 団に additional する (live オペレータ). 2. Department of MgCl2 / TiCl4 のプロピレン overlap シミュレーション structure decision によって have られた molecular モデルに base づいてプロピレン overlap のシミュレーションを line った. Active point structure の distribution はプロピレン overlap における catalytic performance の distribution をもたらし, set system royal ligand を 2 つつ Ti kind of stereo sentaku はをす. Poor 陥 surface と high coverage rate が <s:1> ような coordination sites を give rise to みす. The catalyst で long らく question regards されていた, ドナーフリー catalyst における stereospecificity の origin を Ming らかとした. 3. ドナをー molecules containing む is の structure decision を organic molecules containing む plural の sorption son にし seaborne て non 経験 structure decision プログラムを company, zhang し, ドナー molecular の sorption を with った structure decision を be presently した. Molecular にドドナーは industrial に with いられる 9, 9 - ビス (メトキシメチル) フルオレンを use した. The られた stable structure group <s:1> has によって large くく adsorbed on its surface, which then forms され and a completely covered state であった. Limited な surface において sorption son を high-density に bear hold する matter のエネルギーな primacy of から, {100} surface again のによって raw じる {110} テラスおよび {110} テラス on の TiCl4 / ドナー altogether sorption tectonic が dominate である matter が Ming らかとなった.