Статистические решеточные модели процессов на нанесенных катализаторах с учетом изменения морфологии поверхности и формы активных частиц

• Автор: Ковалев, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1.1. Равновесная форма и морфология поверхности нанесенной каталитической

частицы

1.2. Изменение формы кристалла иод воздействием адсорбционного слоя

1.3. Каталитическая реакция, протекающая по стандартному механизму Лэнгмюра

Хиншельвуда

1.4. Колебания и хаос

1.5. Заключение

ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ

2.1. Алгоритм имитационной модели нанесенной частицы катализатора.

2.2. алгоритм имитационной модели моно и бимолекулярной диссоциативной

адсорбции на поверхности нанесенной каталитической частицы с динамически изменяющейся морфологией
2.3. Алгоритм имитационной модели каталитической реакции на поверхности
АЕСЕ1И ЮЙ ЧАСТИЦЫ С ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ МОРФОЛОГИЕЙ
2.4. АЛГОРИТМ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ НАНЕСЕННОЙ ЧАСТИЦЫ С ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ МОРФОЛОГИЕЙ,
ДЕМОНСТРИРУЮЩЕЙ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Имитационная моделывнесенной частицы катализатора.
3.2. Имитационная модель моио и бимолекулярной диссоциативной адсорбции на
поверхности нанесенной каталитической частицы с динамически изменяющейся морфологией
3.3. Имитационная модель каталитической реакции на поверхности нанесе1 шой
частицы с динамически изменяющейся морфологией
3.4. Имитационная модель каталитической реакции на поверхности нанесенной
частицы с динамически изменяющейся морфологией, демонстрирующая автоколебательное поведение
3.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение


Улама. Метод МонтеКарло широко применяется уже более десяти лет , ранее его применение было ограниченным в связи с малым быстродействием вычислительных машин. Имеются свидетельства, что Энрико Ферми использовал методы, основанные на МонтеКарло, для расчета диффузии нейтронов ещ в середине х годов XX века, применяя механическую счтную машинку . К очевидным недостаткам стохастических методов можно отнести гигантский объем вычислений, тогда как их основное преимущество возможность независимого рассмотрения локального окружения и состояния каждой адсорбированной молекулы или каждого как активного, так и неактивного центра поверхности катализатора. Другие преимущества метода заключаются в достаточно простой алгоритмической реализации практически любых представлений о протекающих процессах в рамках обобщенной модели решеточного газа возможности включения в модель физикохимических процессов даже тех, для которых невозможно записать аналитическую модель с соответствующими константами скоростей, полученными экспериментально или с помощью методов молекулярной динамики непосредственной визуализации моделируемой поверхности. Гиллеспи. Ы, где ЛГэто общее
число возможностей для реализации процесса для выбора реализуемого процесса и затем после удачной или неудачной попытки реализации конкретного процесса рассчитывается прирост времени по формуле 1, где г. Метод быстро стал популярным после работ Гиллеспи , , в которых был представлен немного измененный по сравнению с КМК алгоритм алгоритм Гиллеспи для моделирования химических реакций. И хотя алгоритмы разрабатывались для моделирования процессов в гомогенных системах, многие из них могут быть использованы и для реакций, протекающих на поверхности катализатора. До настоящего времени не существует окончательно трактовки теории КМК, хотя еще в году Фихтгорн и Вейнберг , детально описали теорию для термодинамического моделирования методом КМК. Вейнбергом и для моделирования спектров термодесорбции . Первые публикации работ, посвященных моделированию кинетики гетерогенных каталитических реакций на наночастицах с применением метода МонтеКарло, появились более десяти лет назад. Здесь среди первых следует назвать работы В. И. Савченко напр. Эти работы были выполнены как техникой МонтеКарло, так и путем анализа дифференциальных уравнений. Активное использование метода МонтеКарло для моделирования кинетики гетерогенных каталитических реакций см. Зиффа, Гулари и Баршада . Наиболее удобной моделью для имитации активной частицы катализатора является кристалл Косселя. Модель кристалла Косселя, хорошо известная в физике твердого тела, является очень удобным объектом для изучения процессов термического огрубления поверхности некоторых металлов при низких температурах поверхность металла остается гладкой и имеет незначительное количество точечных дефектов, тогда как при повышении температуры но ниже температуры плавления на поверхности вследствие термического возбуждения могут возникать стационарно существующие дефекты различной природы шероховатая поверхность . Изучение этого явления огрубления поверхности представляет интерес как с точки зрения фундаментальной теории фазовых переходов на поверхности, так и в практическом плане, поскольку активность многих гетерогенных каталитических реакций существенно увеличивается на шероховатых поверхностях, а также на сильно фасетированных нанесенных наночастицах. Кристалл Косселя представляет собой двухмерное множество столбцов, верхние элементы атомы которых могут перемещаться диффундировать на вершины соседних столбцов согласно правилам, определяемым, главным образом, симметрией кристаллической решетки см. Модификацию кристалла Косселя, в которой запрещены нависания атомов и образование вакансий в объме, называют моделыо ii, тврдоенатврдом, которая изначально применялась в качестве простейшей модели роста кристалла , Из нее вытекает так называемая модель , , i террасы, ступени, выступы поверхности твердого тела. К постоянная величина, определяющая число атомов в системе.