6.05.026 Molekulare Simulation der Wechselwirkung von Diffusion und Reaktion in porösen Medien

Projektleitung: Prof. Dr. F. Keil
Projektbearbeitung: Dipl.-Ing. Niels Hansen
Laufzeit: 3 Jahre
Finanzierung: DFG
Publikationen: 114, 116, 124, 126, 127, 130, 133, 139, 144, 150, 151, 156, 160
Wiss. Kontakte und Kooperationen: Univ. Berkeley, Univ. Amsterdam

Obwohl Diffusions/Reaktionsphänomene von überragender Bedeutung für die Katalyse in porösen Trägern sind, gibt es nur wenige Arbeiten, die sich mit diesem Problem auf molekularem Niveau umfassend beschäftigen. Bisher bestehen im Wesentlichen zwei getrennte Arbeitsrichtungen, nämlich einerseits quantenmechanische Berechnungen von Reaktionspfaden am aktiven Zentrum und andererseits klassische molekülmechanische Simulationen von Diffusionsvorgängen. Diese Gebiete sollen zusammengeführt werden. Es soll die Wechselwirkung zwischen der Diffusion von Reaktanten und Produkten und chemischen Reaktionen untersucht werden, wobei konsequent Daten aus molekularen Simulationen verwendet werden, beginnend mit DFT- und ab-initio-Rechnungen über Moleküldynamik (MD), kinetischen Monte-Carlo-Simulationen (kMC) bis hin zu mesoskopischen Simulationen und Reaktorberechnungen. Aufbauend auf bereits vorliegenden Berechnungen des N2O-Zerfalls an Zeolithen Fe-ZSM-5 sollen Diffusions/Reaktionsvorgänge durch eine Kombination quantenmechanischer Berechnungen und klassischer "kinetic Monte Carlo"-Simulationen untersucht werden. Dabei werden Daten aus quantenmechanischen Rechnungen in den klassischen Simulationen benutzt. Daraus sollen sich Einsichten in das Zusammenspiel von Diffusion und Reaktion ergeben.