Väitös 9.12.2022: Simulaatioiden avulla kohti vihreämpää kemiaa (Korpelin)
Väitöstyössä tarkasteltiin vedyntuotantoon ja biomassanjalostukseen liittyviä reaktioita, jotka ovat vihreän kemian ytimessä. Kehittämällä tällaisille reaktioille parempia katalyyttejä voidaan säästää energiaa ja lisätä uusiutuvien raaka-aineiden osuutta teollisuudessa. Katalyysi onkin avainasemassa ilmastonmuutoksen torjunnassa ja kiertotalouden edistämisessä.
Katalyyttien kehitystyön tukena on jo kauan käytetty laskennallisia menetelmiä, joiden avulla katalyyttejä ja niillä tapahtuvia reaktioita voidaan simuloida atomitasolla. Simulaatiot valottavat materiaalien ja prosessien yksityiskohtia täydentäen kokeellisista tutkimuksista saatavaa yleisempää kuvaa.
Rajapinnalta synergiaa synteeseihin
Perinteisesti on ajateltu, että oksidin rooli metalli-oksidikatalyytissä olisi vain toimia kantajana aktiivisille metallihiukkasille. Tuoreemmissa tutkimuksissa oksidin katalyyttinen merkitys on kuitenkin korostunut, ja varsinkin metalli-oksidirajapinnan poikkeuksellinen aktiivisuus on tunnistettu. Rajapinnalla katalyytin molemmat komponentit voivat osallistua reaktioihin mahdollistaen prosesseja, joita kumpikaan ei yksin pystyisi katalysoimaan.
Hyvin pienet, korkeintaan kymmenien atomien kokoiset metallihiukkaset ovat ominaisuuksiltaan erityisen monimutkaisia.
”Tässä kokoluokassa hiukkasten kemiallinen luonne alkaa muuttua metallisesta molekyylimäiseksi, mikä tekee niiden jokaisesta rajapintapaikasta ainutlaatuisen. Tämä ilmiö laajentaa mahdollisten reaktiopaikkojen kirjoa entisestään, mutta myös vaikeuttaa katalyytin ominaisuuksien ennustamista”, Korpelin avaa. Hän kehitti väitöstyössään menetelmiä tällaisten katalyyttien ymmärtämiseksi, jotta niiden tarjoamat mahdollisuudet voitaisiin hyödyntää tehokkaasti.
Vahvemmat yhdessä
Metallin ja oksidin yhdistäminen voi myös luoda materiaaleille uusia toiminnallisuuksia, mikä laajentaa niiden käyttömahdollisuuksia eri prosesseissa. Esimerkiksi zirkonia, joka tyypillisesti on pelkistymätön oksidi, voidaan saada pelkistyväksi kiinnittämällä sen pinnalle metalliatomeja. Korpelin selvitti ilmiön alkuperää laskennallisesti ja osoitti, että sen voimakkuus riippuu käytetystä metallista ja sen vuorovaikutuksista oksidipinnan kanssa.
Toisena esimerkkinä katalyytin muokkauksen mahdollisuuksista tarkasteltiin metallipintaa, jolle lisätty oksidi toimii happokatalyyttinä. Väitöstyössä simuloitiin tällaisen katalyytin toimintaa glyserolin dehydraatiossa, joka on teollisesti merkittävä biomassanjalostusprosessi. Korpelin totesi oksidin mahdollistaman happokatalyysin edistävän toivottujen tuotteiden muodostumista, mikä tukee ja selittää kokeellisia havaintoja.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 578. ISBN 978-951-39-9236-1 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-9236-1 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9236-1
FM Ville Korpelinin väitöskirjan "Computational Studies of Catalytic Active Site Properties and Reactions at the Metal-Oxide Interface" tarkastustilaisuus 9.12.2022 klo 12. Vastaväittäjänä professori Hannes Jonsson (University of Iceland) ja kustoksena professori Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Ville Korpelin
ville.p.korpelin@jyu.fi
Vesa HolmViestinnän asiantuntija
Puh:+358504733483vesa.j.holm@jyu.fiKuvat
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Iäkkäiden ihmisten liikkuminen palautuu hitaasti ennalleen koronaviruspandemian jäljiltä26.4.2024 07:00:00 EEST | Tiedote
Iäkkäiden ihmisten elinpiiri pieneni ja koetut mahdollisuudet liikkua kodin ulkopuolella heikkenivät koronaviruspandemian alussa alkukesällä 2020, vaikka liikunnan määrä lisääntyi. Noin kaksi vuotta pandemian puhkeamisen jälkeen vuosina 2021–2022 tehdyssä seurantatutkimuksessa iäkkäiden ihmisten liikkumisessa tapahtuneiden muutosten havaittiin jossain määrin palautuneen, mutta ei täysin pandemiaa edeltäneelle tasolle.
“Kun hän syntyi, päätin antaa hänelle mahdollisuuden puhua venäjää” – näkökulma kielipolitiikkaan25.4.2024 09:34:59 EEST | Tiedote
FM Polina Vorobeva tutkii väitöksessään, miten venäjänkieliset yksinhuoltajaperheet sovittavat Suomessa kielipolitiikkaansa monimutkaisten yhteiskuntapoliittisten ja koulutuksellisten realiteettien taustaa vasten.
Vertailututkimus sai jatkoa: Onko suomalaisnuorten kuva yhteiskunnasta muuttunut?24.4.2024 13:39:02 EEST | Tiedote
Opetus- ja kulttuuriministeriö on myöntänyt Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitokselle noin 1,2 miljoonan euron rahoituksen kansainväliseen vertailevaan ICCS 2027 -tutkimukseen, jossa arvioidaan 8.-luokkalaisten nuorten yhteiskunnallisia tietoja, asennoitumista kansalaistaitoihin ja kansalaisuuteen sekä sitoutumista ja halukkuutta sitoutua aktiiviseen kansalaisuuteen.
Simojoen raakkukanta on pelastettavissa tehokkailla toimilla24.4.2024 06:45:00 EEST | Tiedote
LIFE Revives -projektissa arviotiin raakkupopulaation tila Simojoessa. Etenkin nuorten raakkuyksilöiden puuttuminen huolestuttaa tutkijoita. Kanta on kuitenkin vielä pelastettavissa.
Onko koulu kriisissä – miten koulutuksen tulosten ja hyvinvoinnin suunta saadaan muuttumaan?23.4.2024 07:07:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistolla on torstaina 25.4.2024 koulutuksen superpäivä, joka alkaa EDUCA – koulutuksen tulevaisuus -lippulaivahankkeen esittelyllä. Lippulaiva pyrkii löytämään ratkaisuja muun muassa oppimistulosten heikentymiseen. Päivä jatkuu PISA-tutkimuksen ruotimisella: mitä PISAssa oikeastaan mitataan, ja mitä se meille kertoo?
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme