Universitat Rovira i Virgili
López Alonso, Núria
2017-11-08
198 p.
Universitat Rovira i Virgili. Departament de Química Analítica i Química Orgànica
En aquesta tesi s'han proposat i calculat una sèrie de mecanismes de reacció relacionats amb diverses molècules derivades de biomassa sobre models de superficie utilitzant el paquet VASP (Vienna Ab initio simulation package). S'ha realitzat una investigació multiescala sobre formació d'hidrogen a partir de petites molècules de metanol, etanol, etilenglicol i glicerol. Els càlculs dels alcohols C1 i C2 es realitzaren en superfícies de Cu(111) i Ru(0001), mentre que els de glicerol només sobre Ru(0001). Es van optimitzar les geometries d'enllaç dels intermedis complets, així com s'ha proposat la descomposició detallada i els mecanismes d'hidrogenació relacionats amb dites espècies. S'han analitzat les relacions BEP i TSS i s'ha realitzat també una simulació microcinètica ab initio sota diferents condicions. Hidrogenació d'àcid levulínic a gamma-valerolactona sobre Ru(0001) i sobre Ru(0001) decorada amb HHDMA. S'ha proposat el mecanisme de formació de l'anell intramolecular sobre la superfície de Ru(0001). S'ha elucidat l'acidesa interfacial i les estructures locals a la interfície HHDMA-Ru(0001) que promouen la velocitat de catàlisi i l'estabilitat front l'oxidació. Hidrogenació de glucosa i manosa als seus alcohols de sucre a la superfície Ru(0001). Les reaccions dels isòmers lineals i cíclics han estat calculades i comparades entre dues molècules de sucre i amb els resultats experimentals. L'autor va trobar que concentracions de diferents isòmers reactius en la fase líquida, diferents energies d'adsorció i mecanismes de reacció treballen conjuntament per controlar les velocitats de reacció totals. Descomposició i hidrogenació de lignina a les superfícies Ni(111) i Ni(111)dopades amb Ru. S'han aclarit els mecanismes de descomposició de lignina basats en un model de dimer més complicat. S'han discutit els efectes de l'estereocentre en les seves conversions i també s’han dilucidat els efectes de dopatge de Ru promocionant el comportament dels catalitzadors.
En esta tesis se han propuesto y calculado una serie de mecanismos de reacción relacionados con diversas moléculas derivadas de biomasa sobre modelos de superficie usando el paquete VASP (Vienna Ab initio simulation package). Se ha realizado una investigación multiescala sobre formación de hidrógeno a partir de moléculas pequeñas de metanol, etanol, etilenglicol y glicerol. Los cálculos de los alcoholes C1 y C2 se realizaron en superficies de Cu(111) y Ru(0001), mientras que los de glicerol sólo en Ru(0001). Se optimizaron las geometrías de enlace de los intermedios completos, así como se ha propuesto la descomposición detallada y los mecanismos de hidrogenación relacionados con dichas especies. Se han analizado las relaciones BEP y TSS y se ha realizado también una simulación microcinética ab initio en diferentes condiciones. Hidrogenación de ácido levulínico a gamma-valerolactona sobre Ru(0001) y sobre Ru(0001) decorada con HHDMA. Se ha propuesto el mecanismo de formación del anillo intramolecular en la superficie de Ru(0001). Se ha elucidado la acidez interfacial y las estructuras locales en la interfaz HHDMA-Ru(0001) que promueven la velocidad de catálisis y la estabilidad frente a la oxidación. Hidrogenación de glucosa y manosa a sus alcoholes de azúcar sobre la superficie de Ru(0001). Las reacciones de los isómeros lineales y cíclicos se han calculado y comparado entre dos moléculas de azúcar y con los resultados experimentales. El autor encontró que concentraciones de diferentes isómeros reactivos en la fase líquida, diferentes energías de adsorción y mecanismos de reacción trabajan juntos para controlar las velocidades de reacción totales. Descomposición de lignina e hidrogenación sobre superficies de Ni(111) y Ni(111) dopadas con Ru. Se han esclarecido los mecanismos de descomposición de la lignina basados en un modelo de dímero más complicado. Los efectos del estereocentro en sus conversiones se han discutido y los efectos de dopaje de Ru promocionando el comportamiento de los catalizadores también se ha aclarado.
In this thesis, a series of surface reaction mechanisms related with various biomass derived molecules on slab models have been proposed and computed by using the Vienna Ab initio simulation package (VASP). 1 Multiscale investigation of hydrogen releasing from small molecules of methanol, ethanol, ethylene glycol, and glycerol have been studied. C1 and C2 alcohols’ calculations are performed both on Cu(111) and Ru(0001) surfaces and glycerol is on Ru(0001). Complete intermediates binding geometries were optimized, detailed decomposition, hydrogenation mechanisms related with these species have been proposed. BEP and TSS relationship have been analyzed and ab initio microkinetic simulation under different conditions has been also performed. 2 Glucose and mannose hydrogenation to their sugar alcohols on Ru(0001) surface. Reactions from linear and ring isomers have been calculated and compared between two sugar molecules, and compared with experiment results. The author found that concentrations of different reactant isomers in the liquid phase, different adsorption energies and reaction mechanisms work together to control the overall reaction rates. 3 Levulinic acid hydrogenation to gamma-valerolactone on Ru(0001) and HHDMA decorated Ru(0001) surface. Intramolecular ring formation mechanism on Ru(0001) surface has been outlined. Interfacial acidity and local structures in the HHDMA-Ru(0001) interface which promote the catalysis rate and stability against oxidation have been illuminated. 4 Lignin decomposition and hydrogenation on Ni(111) and Ru doped Ni(111) surfaces. Lignin decomposition mechanisms based on more complicated dimer model have been clarified. Stereocenter effects in its conversions have been discussed and the Ru doping effects on promoting the catalysts behavior is also elucidated.
Química teòrica; C1-C3 alcohols; Lignocelulosa; C1-C3 alcoholes; Theoretical Chemistry; Lignocellulose
5 - Natural Sciences; 54 - Chemistry; 544 - Physical chemistry
Ciències
ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
