コンビナトリアル計算化学による複合的触媒機能の原子レベル制御

使用组合计算化学对复杂催化功能进行原子水平控制

• 批准号: 12042211
• 负责人: 宮本 明
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12042211/
• 关键词: コンビナトリアル計算化学; 複合的触媒機能; 原子レベル制御; 高速化量子分子動力学; メタノール合成触媒; ダイオキシン分解触媒; クリーン燃料合成用硫化物触媒; 燃料電池用アノード触媒; 高速化量子分子動力学計算; 解離吸着反応ダイナミックス; 分解反応ダイナミックス; 結晶成長過程ダイナミックス; スクリーニング手法

研究代表者らは、コンビナトリアルケミストリーの概念を計算化学に取り入れた「コンビナトリアル計算化学」という新しいコンセプトを提唱している。このコンビナトリアル計算化学では、周期表のありとあらゆる元素の機能、特性を計算化学により予測することによって、全く新しい触媒材料の研究開発を推進しようというものである。つまり、実験的にすでに明らかにされている機能や特性を計算化学を用いることによって、原子・分子レベルでの理解を深めるのではなく、計算化学を材料探索のための高速なスクリーニング手法として活用することを目的とする。この方法論の実践には高速な計算手法の開発が必須であり、一昨年度に従来の第一原理分子動力学法に比較し、約5000倍の高速計算を実現した高速化量子分子動力学計算プログラムColorsの開発に成功した。本年度は、本プログラムの予測性と精度を向上させるために、本計算に使用するパラメータを第一原理的に決定する方法論の開発に成功した。これにより、高速かつ高精度な電子状態ダイナミックスの解明が可能になった。さらに、開発した上記プログラムや第一原理計算を活用することにより、メタノール合成触媒、ダイオキシン分解触媒、クリーン燃料合成用硫化物触媒、燃料電池用アノード触媒など様々な触媒系に対して、研究代表者らの提唱するコンビナトリアル計算化学の有効性を示すことに成功した。特に、実験的には未だ明らかになっていない新触媒の提言にも成功した。

The research representative introduced the concept of "computational chemistry" into the paper. Computational chemistry, the periodic table, the functions and properties of elements, the prediction of new catalytic materials, and the development of new catalytic materials. The purpose of computational chemistry is to explore the properties of atomic and molecular materials. The implementation of this methodology requires the development of high-speed computational methods. In the past year, the first-principle molecular dynamics method has been successfully developed at about 5000 times the speed of quantum molecular dynamics calculations. This year, the predictive accuracy of this algorithm has been improved, and the methodology for determining the first principle of this algorithm has been successfully developed. High speed, high precision, electronic state, high speed, high speed. In addition, the development of the first principle calculation of the use of catalyst synthesis, catalyst decomposition, sulfur catalyst for fuel synthesis, catalyst system for fuel cells, research representatives to improve the performance of computational chemistry successfully demonstrated. The new catalyst was proposed successfully.

项目成果

R.B.Belosludov et al.: "Theoretical Study on Fe-Based Metal Clusters : Application in Heterogeneous Catalysis"Materials Transactions. 40. 2180-2183 (2001)

R.B.Belosludov 等人：“铁基金属簇的理论研究：在多相催化中的应用”Materials Transactions。

N.Ohashi et al.: "Adsorption Properties of SO_2 on Ultrafine Precious Metal Particles Studied Using Density Functional Calculation"Applied Surface Science. 177. 180-188 (2001)

N.Ohashi等人：“利用密度泛函计算研究SO_2在超细贵金属颗粒上的吸附特性”应用表面科学。

A.Endou et al.: "Comparative Investigation on the Adsorption Properties of Precious Metal Clusters toward No : A Density Functional Study"The Journal of Physical Chemistry B. 104. 5110-5117 (2000)

A.Endou 等：“贵金属簇对 No 的吸附性能的比较研究：密度泛函研究”物理化学杂志 B.104.5110-5117 (2000)

R.V.Belsludov et al.: "Combinatorial Computational Chemistry Approach as a Promising Method of Fischer-Tropsch Catalysts Based on Fe and Co"Applied Surface Science. (印刷中).

R.V. Belsludov 等人：“基于 Fe 和 Co 的费托催化剂的组合计算化学方法有前途”应用表面科学（正在出版）。

H.Zhou et al.: "Periodic Density Functional Study on Adsorption Properties of Organic Molecules on Clean Al(III) Surface"Applied Surface Science. 158. 38-42 (2000)

H.Zhou等人：“清洁Al(III)表面有机分子吸附性能的周期密度泛函研究”应用表面科学。