Mechanistic Insights and Rational Design of Ca-Doped CeO2 Catalyst for Acetic Acid Ketonization

催化作用 醋酸 化学 羧酸 掺杂剂 无机化学 碳氢化合物 密度泛函理论 有机化学 兴奋剂 计算化学 材料科学 光电子学
作者
Mingxia Zhou,Aimee L. Church,Michael J. Cordon,Chenyang Li,Rodney D. Hunt,Jae‐Soon Choi,Lei Bai,Zhenglong Li,James E. Parks,Michael Z. Hu,Larry A. Curtiss,Rajeev S. Assary
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:10 (34): 11068-11077 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.1c06675
摘要

Carboxylic acid ketonization has recently gained significant attention to produce biomass-derived hydrocarbon fuels as it not only removes the highly reactive carboxylic functional group but also increases the size of the carbon chain. In this study, Ca-doped CeO2-based catalysts were investigated for acetic acid ketonization using a combined experimental and computational approach. Acetic acid conversion was performed across a range of temperatures including higher temperatures relevant to catalytic hot gas filtration (450 °C). Ca addition slightly decreases overall acetic acid ketonization reactivity yet stabilizes the catalyst at the higher temperatures necessary for catalytic hot gas filtration. From density functional theory calculations of the ketonization reaction mechanism, the C–C coupling and water formation steps are identified as two of the most energy-consuming steps on a CeO2 surface with a proximal oxygen vacancy and the presence of a Ca dopant stabilizes the key intermediates. Calculations predict an optimal structure comprising three Ca ensembles to minimize the reaction free energies for C–C coupling and water formation steps. These findings provide a priori information to guide future experiments for ketonization catalyst design and development.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
李先生完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
耀学菜菜完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
ghp完成签到,获得积分10
3秒前
西柚完成签到,获得积分10
3秒前
sy193625发布了新的文献求助10
3秒前
kk完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
hbWang发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
爆米花应助xiaoxiao采纳,获得10
4秒前
5秒前
Yallabo发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
小二郎应助echo采纳,获得10
7秒前
英俊的铭应助FENG采纳,获得10
8秒前
Cecilia发布了新的文献求助10
8秒前
xiaobai发布了新的文献求助10
9秒前
牟嘉通发布了新的文献求助10
9秒前
xiao123789发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
伤心大蟑螂应助韩han采纳,获得30
10秒前
陈明天发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
duran发布了新的文献求助10
11秒前
sassy应助yyuu采纳,获得10
12秒前
顾矜应助Dottie采纳,获得10
12秒前
12秒前
李佳完成签到,获得积分10
13秒前
冷漠小饼干完成签到,获得积分10
13秒前
ZHI发布了新的文献求助10
14秒前
李先生关注了科研通微信公众号
14秒前
14秒前
高分求助中
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 1200
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Software that combines deep learning,3D reconstruction and CFD to analyze the state of carotid arteries from ultrasound imaging 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 450
Adhesion Science: Principles & Practice 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6492937
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8290508
关于积分的说明 17691208
捐赠科研通 5585086
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2915526
邀请新用户注册赠送积分活动 1892599
关于科研通互助平台的介绍 1750900