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低碳平台理论计算/碳数据助力碳循环高水平文章发表

时间:2023-01-11 浏览:2200次

近日,中国科学院上海高等研究院王慧研究员和罗虎高级工程师研发团队,在废塑料升级提质利用取得重要进展,相关研究成果以 “Converting Plastic Wastes to Naphtha for Closing the Plastic Loop”为题发表在顶级期刊Journal of the American Chemical Society。低碳平台部分参与并完成了相关理论计算和碳排放工作。



塑料废弃物已经造成了严重的环境问题,并造成了巨大的资源浪费。选择性地将废塑料转化为石脑油,作为乙烯和可再生塑料的主要原料,可以减轻碳排放,在碳资源循环利用方面显示出很大的潜力。文章报道了低密度聚乙烯(LDPE)串联催化转化为石脑油的方法,使用Beta分子筛和Pt@S-1,在250℃时能够得到液体产率为89.5%的石脑油,其中C5-C9烃类的选择性超过95%。

为了进一步揭示分子筛择形过程与反应机理,低碳平台参与理论计算合作,进行了DFT与分子动力学的计算。结果显示,对于C5至C11烯烃,吸附能量逐渐降低,长链分子上的多位点增强了吸附稳定性,合适强度的吸附能有利于烯烃的吸附以及烷烃的脱附。对不同烯烃在Pt@S-1的扩散速率进行了模拟计算,发现短链烯烃可以在沸石孔隙中更快地扩散,而侧链结构增加了扩散阻力并阻碍了流动性。短链烯烃的快速扩散有利于它们与铂纳米颗粒的接触和加氢反应,从而提高了C5-C7烃类的选择性。




对塑料工艺流程进行了全生命周期评价(Life Cycle Assessment, LCA),分析了原料获取、生产、使用和回收等不同过程的碳足迹,并核算了从原料到LDPE消耗各个阶段的碳排放,塑料的循环使用可节约15%的能量,减少30%的温室气体排放。




原文链接:

//doi.org/10.1021/jacs.2c11407


简介:



上海低碳技术创新功能型平台(Shanghai Institute of Cleantech Innovation)由上海市松江区政府与中国科学院上海高等研究院共同发起。理论计算依托公司的分析测试平台和“超级计算机”优质资源支持,专注于实验科学的融合与创新,并结合高性能计算技术,开展专业的理论计算模拟服务。可为海内外科研机构,企业科研团队提供专业的技术支持。提升科研实验、企业研发生产的效率。


基于量子化学、密度泛函理论(DFT)、分子动力学(MD)、有限元分析(CFD)与高通量计算/机器学习等技术,可进行模型搭建,性质计算与预测,活性位点与机理研究,以及进一步的材料筛选与预测等多层次研究。从文献调研、对接商定计算方案、计算模拟等,最终完成理论计算科研项目。

现阶段提供理论计算解决方案包括(但不限于):

1. 几何性质:模型构建及优化(稳定构型,表面重构、缺陷等结构);

2. 表面性质:表面吸附能,表面能量,表面静电势,功函数等;

3. 电子性质:态密度,能带结构,电荷密度分布,电子局域化函数(ELF), Bader电荷, Fukui函数等;

4. 热力学性质:零点能,吉布斯自由能等;

5. 过渡态:反应能垒,反应机理,反应速率等;

6. 分子动力学(MD/AIMD)模拟:界面性质等。

碳核算服务/碳足迹分析:

1. 企业/组织碳核算:基于国内各行业温室气体核算指南或ISO14064、GHG Protocol等标准,核算企业碳排放量,编制排放报告等服务;

2. 碳足迹分析:基于实景数据和Gabi数据库提供的背景数据,进行产品碳足迹分析

3. 企业/组织碳中和/节能减排方案制定;

4. 政策跟踪与解读、行业双碳动态调研、咨询等。


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邮箱:icti@shicti.com

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