Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods

Isosynteesillä tarkoitetaan katalyyttistä prosessia, jossa synteesikaasusta valmistetaan haarautuneita hiilivetyjä, kuten isobutaania ja isobuteenia. Vaikka kyseinen reaktio on tunnettu jo vuosikymmeniä, isosynteesin potentiaaliset käyttökohteet synteettisten polttoaineiden tuotannossa on herättänyt...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Ikonen, Rasmus
Other Authors: Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Faculty of Sciences, Kemian laitos, Department of Chemistry, Jyväskylän yliopisto, University of Jyväskylä
Format: Master's thesis
Language:eng
Published: 2023
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/89206
_version_ 1826225722395459584
author Ikonen, Rasmus
author2 Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_facet Ikonen, Rasmus Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä Ikonen, Rasmus Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Faculty of Sciences Kemian laitos Department of Chemistry Jyväskylän yliopisto University of Jyväskylä
author_sort Ikonen, Rasmus
datasource_str_mv jyx
description Isosynteesillä tarkoitetaan katalyyttistä prosessia, jossa synteesikaasusta valmistetaan haarautuneita hiilivetyjä, kuten isobutaania ja isobuteenia. Vaikka kyseinen reaktio on tunnettu jo vuosikymmeniä, isosynteesin potentiaaliset käyttökohteet synteettisten polttoaineiden tuotannossa on herättänyt kiinnostuksen uudelleen. Isosynteesin yksityiskohtainen reaktiomekanismi on edelleen tuntematon, ja siksi reaktio tarjoaa kiinnostavan tutkimuskohteen. Isosynteesireaktion katalyytteinä toimii siirtymämetallioksidit, joista tutkituin on zirkoniumdioksidi, eli zirkonia. Tässä pro gradu tutkielmassa perehdyttiin tarkemmin zirkonian katalyysikemiaan erityisesti isosynteesin kontekstissa. Tutkielman ensimmäisessä osassa perehdyttiin kirjallisuuden kautta isosynteesiin, sitä ympäröivään synteesikaasun kemiaan, sekä isosynteesissä katalyytteinä toimiviin metallioksideihin ja niiden ominaisuuksiin. Toinen osa käsittää laskennallisen tutkimuksen, jossa tiheysfunktionaaliteoriaan (DFT) pohjautuvien laskujen avulla tutkittiin isosynteesin ensimmäisiä alkeisaskeleita askelmaisella m-ZrO2-pinnalla. Tarkemmin reaktioverkostoa tutkitaan vedyn dissosiatiivisesta adsorptiosta aina ensimmäisen hiili-hiili-sidoksen muodostumiseen. Tutkimuksessa pyrittiin tunnistamaan ne alkeisaskeleet, jotka johtavat C—C sidoksen muodostumiseen m-ZrO2-pinnalla, ja määrittämään näille askeleille reaktio- ja aktivaatioenergiat. Aktivaatioenergioiden määrittämistä varten alkeisaskeleille etsittiin siirtymätiloja NEB-menetelmällä. Lisäksi projektissa hyödynnettiin Ab initio molekyylidynamiikkaa, jolla simuloitiin ajan funktiona synteesikaasun käyttäytymistä m-ZrO2-pinnalla. Tutkituista reaktioaskelista C—O sidoksen katkeamiselle määritettiin korkein aktivaatioenergia, kun taas C—C sidoksen muodostumisen havaittiin etenevän lähes ilman reaktiovallia. etenevän lähes ilman reaktiovallia.
first_indexed 2023-09-21T20:01:38Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Honkala, Karoliina", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Korpelin, Ville", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Ikonen, Rasmus", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2023-09-21T06:08:13Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2023-09-21T06:08:13Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2023", "language": "", "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/89206", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Isosynteesill\u00e4 tarkoitetaan katalyyttist\u00e4 prosessia, jossa synteesikaasusta valmistetaan haarautuneita hiilivetyj\u00e4, kuten isobutaania ja isobuteenia. Vaikka kyseinen reaktio on tunnettu jo vuosikymmeni\u00e4, isosynteesin potentiaaliset k\u00e4ytt\u00f6kohteet synteettisten polttoaineiden tuotannossa on her\u00e4tt\u00e4nyt kiinnostuksen uudelleen. Isosynteesin yksityiskohtainen reaktiomekanismi on edelleen tuntematon, ja siksi reaktio tarjoaa kiinnostavan tutkimuskohteen. Isosynteesireaktion katalyyttein\u00e4 toimii siirtym\u00e4metallioksidit, joista tutkituin on zirkoniumdioksidi, eli zirkonia. T\u00e4ss\u00e4 pro gradu tutkielmassa perehdyttiin tarkemmin zirkonian katalyysikemiaan erityisesti isosynteesin kontekstissa. \n\nTutkielman ensimm\u00e4isess\u00e4 osassa perehdyttiin kirjallisuuden kautta isosynteesiin, sit\u00e4 ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4\u00e4n synteesikaasun kemiaan, sek\u00e4 isosynteesiss\u00e4 katalyyttein\u00e4 toimiviin metallioksideihin ja niiden ominaisuuksiin. Toinen osa k\u00e4sitt\u00e4\u00e4 laskennallisen tutkimuksen, jossa tiheysfunktionaaliteoriaan (DFT) pohjautuvien laskujen avulla tutkittiin isosynteesin ensimm\u00e4isi\u00e4 alkeisaskeleita askelmaisella m-ZrO2-pinnalla. Tarkemmin reaktioverkostoa tutkitaan vedyn dissosiatiivisesta adsorptiosta aina ensimm\u00e4isen hiili-hiili-sidoksen muodostumiseen. \n\nTutkimuksessa pyrittiin tunnistamaan ne alkeisaskeleet, jotka johtavat C\u2014C sidoksen muodostumiseen m-ZrO2-pinnalla, ja m\u00e4\u00e4ritt\u00e4m\u00e4\u00e4n n\u00e4ille askeleille reaktio- ja aktivaatioenergiat. Aktivaatioenergioiden m\u00e4\u00e4ritt\u00e4mist\u00e4 varten alkeisaskeleille etsittiin siirtym\u00e4tiloja NEB-menetelm\u00e4ll\u00e4. Lis\u00e4ksi projektissa hy\u00f6dynnettiin Ab initio molekyylidynamiikkaa, jolla simuloitiin ajan funktiona synteesikaasun k\u00e4ytt\u00e4ytymist\u00e4 m-ZrO2-pinnalla. Tutkituista reaktioaskelista C\u2014O sidoksen katkeamiselle m\u00e4\u00e4ritettiin korkein aktivaatioenergia, kun taas C\u2014C sidoksen muodostumisen havaittiin etenev\u00e4n l\u00e4hes ilman reaktiovallia. etenev\u00e4n l\u00e4hes ilman reaktiovallia.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2023-09-21T06:08:13Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2023-09-21T06:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2023", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "101", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "eng", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": null, "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "isosynthesis", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202309215215", "language": "", "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Kemian laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Chemistry", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Fysikaalinen kemia", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Physical Chemistry", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.copyright", "value": "\u00a9 The Author(s)", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "copyright", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4032", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "laskennallinen kemia", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "katalyysi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "molekyylidynamiikka", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "pintakemia", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "tiheysfunktionaaliteoria", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "zirkoniumoksidi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "computational chemistry", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "catalysis", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "molecular dynamics", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "surface chemistry", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "density functional theory", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "zirconium dioxide", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_89206
language eng
last_indexed 2025-02-18T10:54:22Z
main_date 2023-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2023
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/6d9c0217-20fc-4b56-8197-5e0adacfdc57\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-202309215215.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2023
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Ikonen, Rasmus Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods isosynthesis Fysikaalinen kemia Physical Chemistry 4032 laskennallinen kemia katalyysi molekyylidynamiikka pintakemia tiheysfunktionaaliteoria zirkoniumoksidi computational chemistry catalysis molecular dynamics surface chemistry density functional theory zirconium dioxide
title Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
title_full Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
title_fullStr Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
title_full_unstemmed Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
title_short Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
title_sort exploring the chemistry of syngas on a m zro2 surface with computational methods
title_txtP Exploring the chemistry of syngas on a m-ZrO2 surface with computational methods
topic isosynthesis Fysikaalinen kemia Physical Chemistry 4032 laskennallinen kemia katalyysi molekyylidynamiikka pintakemia tiheysfunktionaaliteoria zirkoniumoksidi computational chemistry catalysis molecular dynamics surface chemistry density functional theory zirconium dioxide
topic_facet 4032 Fysikaalinen kemia Physical Chemistry catalysis computational chemistry density functional theory isosynthesis katalyysi laskennallinen kemia molecular dynamics molekyylidynamiikka pintakemia surface chemistry tiheysfunktionaaliteoria zirconium dioxide zirkoniumoksidi
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/89206 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202309215215
work_keys_str_mv AT ikonenrasmus exploringthechemistryofsyngasonamzro2surfacewithcomputationalmethods