Modélisation de la décomposition de l'éthanol sur des métaux de transition : application combinée des relations de mise à l'échelle et de Brønsted−Evans−Polanyi

L'application des calculs de théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) à la conception rationnelle de catalyseurs pour des réseaux de réactions complexes a été un défi constant, principalement en raison du coût computationnel élevé de ces calculs. Certaines corrélations peuvent être utilisées pour réduire le nombre et la complexité des calculs DFT nécessaires pour décrire les tendances en activité et sélectivité à travers les surfaces métalliques et d'alliages, étendant ainsi la portée de la DFT à des systèmes plus complexes. Dans ce travail, la famille bien connue des corrélations de Brønsted-Evans-Polanyi (BEP), reliant les minima aux maxima dans la surface d'énergie potentielle des étapes élémentaires, en tandem avec une relation de mise à l'échelle, reliant les énergies de liaison des adsorbats complexes à ceux des plus simples (par exemple, C, O), est utilisée pour développer une surface d'énergie potentielle pour la décomposition de l'éthanol sur 10 surfaces de métaux de transition. En utilisant un modèle cinétique simple, la sélectivité et l'activité sur un sous-ensemble de ces surfaces sont calculées. Des expériences sur des catalyseurs supportés vérifient que ce modèle simple est raisonnablement précis pour décrire les tendances de réactivité à travers les métaux, suggérant que la combinaison des relations BEP et de mise à l'échelle peut considérablement réduire le coût des calculs DFT nécessaires à l'identification des descripteurs de réactivité pour des réactions plus complexes.