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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：7223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：

https://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。