Heterogén katalitikus oxidációk vizsgálata a kombinatorikus katalízis eszközeivel - újszerű megközelítések az alapkutatásban
Title in English
Investigation of heterogeneous catalytic oxidations with tools of combinatorial catalysis - new approaches in fundamental research
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Starting date
2005-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
3.753
FTE (full time equivalent)
2.52
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Munkám során a laboratóriumunkban kifejlesztett Holografikus Kutatási Stratégia előnyeit részletesen elemeztem a Genetikus algoritmussal szemben és a Mesterséges Neurális Hálózatok alkalmazhatóságát bizonyítottam a katalizátorkutatásban. A kialakított informatikai háttér hatékony katalizátor-könyvtártervezést tesz lehetővé.
Katalizátor könyvtárakat terveztem sikerrel metán teljes oxidációjára, CO preferenciális oxidációjára és etanol reformálására is. Az első feladatban a cél alacsony hőmérsékleten nagy aktivitású katalizátorok tervezése volt a metán oxidációjában.
A jövő autóiban a tüzelőanyag-cella működéséhez hidrogén fogja biztosítani az üzemanyagot, amelyet azonban meg kell tisztítani a szénmonoxidtól. Ez a CO szelektív (preferenciális) oxidációját követeli meg.
Az etanol reformálása fontos modellreakció, amelynek vizsgálata a biomasszából származó más oxigénezett szénhidrogének reformálásához nyújthat alapvető információkat. A tématerület napjaink kihívásainak felel meg, mivel alternatív energiahordozókra van szükség a fosszilis energiaforrások beszűkülése és robbanómotorokban történő elégetésük során fellépő káros anyagkibocsátásuk miatt.
Bizonyítottuk, hogy a nagy-áteresztőképességű berendezések nemcsak optimalizálási célra alkalmazhatók, hanem különböző katalizátorok összehasonlító vizsgálataira is, tehát ezek a módszerek az alapkutatás eszközei is. Az eredmények jól szemléltetik, hogy a nagyáteresztő kísérletezés hatékonyan segíti a kutatást.
Results in English
During my work advantages of Holographic Research Strategy to Genetic algorithm have been analyzed in detail and applicability of Artificial Neural Networks in catalysis research has been proved. The developed informatic platform makes possible a very effective catalyst library design.
Catalysts libraries have been designed successfully for total oxidation of methane, preferential oxidation of CO (PROX) and ethanol steam reforming. In the first task the goal was to design catalysts working at low temperature with high activity in methane total oxidation.
In future cars fuel cells will be applied using hydrogen, which however has to be purified from CO. It requires selective (preferential) oxidation of CO.
Ethanol steam reforming is a highly important model reaction, investigation of which would provide valuable information for reforming of other oxygenated hydrocarbons originated from agricultural wastes. In these days, it can be considered as a highly challenging issue, since alternative energy sources are required because of limited availability of fossil fuels and emission of pollutants during usage of fossil fuels in internal combustion engine vehicles.
It has been proved that high-throughput experimentation can be used not only for optimization, but also for comprehensive investigation of different catalysts; these methods are useful tools in basic research as well. The results demonstrate that high-throughput experimentation supports academic research.
S.I. Woo, K.S. Oh, D.K. Kim, W.F. Maier, Margitfalvi József, Tompos András: Combinatorial research to heterogeneous catalysis: case study for primary, secondary screening and theoretical optimization upon HRS and ANNs, 5th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology – Tokyo, Japan – July 2006, 2006
Margitfalvi József, Tompos András, Gőbölös Sándor, Tálas Emília, Hegedűs Mihály,: Catalyst library design for fine chemistry applications, 21st ORCS Conference on the Catalysis of Organic Reactions – Orlando, USA – April 2006, 2006
Tompos András, Margitfalvi József, Tfirst Ernő, Végvári Lajos: Evaluation of catalyst library optimization algorithms. Comparison of the Holographic Research Strategy and the Genetic Algorithm in virtual experiments., Applied Catalysis: A-General, 2006
Szabó Ervin, Tompos András, Hegedűs Mihály, Margitfalvi József: The role of the cooling atmosphere on the catalytic properties of Au/Al2O3 and Au/MgO catalysts, Applied Catalysis: A-General, 2007
Tompos András, Hegedűs Mihály, Margitfalvi József, Szabó Ervin, Végvári Lajos: Multicomponent Au/MgO catalysts designed for selective oxidation of carbon monoxide. Application of a combinatorial approach, Applied Catalysis: A-General, 2007
Tompos András, Margitfalvi József, Hegedűs Mihály, Szegedi Ágnes, J.L.G. Fierro, S. Rojas: Characterization of trimetallic Pt-Pd-Au/CeO2 catalysts combinatorialy designed for methane total oxidation, Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2007
Tompos András, Margitfalvi József, Tfirst Ernő, Héberger Károly: Predictive performance of “highly complex” artificial neural networks, Applied Catalysis: A-General, 2007
Tompos András, Margitfalvi József, Végvári Lajos, Tfirst Ernő: Assessment of predictive ability of Artificial Neural Network using the Holographic Mapping, Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2007
Tompos András, Margitfalvi József, Szabó Gy. Ervin, Pászti Zoltán, Sajó István, Radnóczi György: Role of modifiers in multicomponent MgO supported Au catalysts designed for preferential CO oxidation, Journal of Catalysis, 2009
Tompos András, Margitfalvi József, Szabó Gy. Ervin, Végvári Lajos: Combinatorial design of Al2O3 supported Au catalysts for preferential CO oxidation, Catalysis Today, 2009
Tompos András, Margitfalvi József, Végvári Lajos, Alfred Hagemeyer, Antony F. Volpe, C. Brooks: Visualization of large experimental space using Holographic Mapping and Artificial Neural Networks. Benchmark analysis of multicomponent catalysts for water gas shift reaction, Catalysis Today, 2009
Events of the project
2012-01-03 11:34:36
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Nanokémiai és Katalízis Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont), Új kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont).
