沉积物纳米孔道中高通量过渡态搜索

沉积物是涉及有机分子的工业催化过程中的重要材料。理解在受限纳米孔道环境中分子反应机理，可指导选取孔道拓扑结构、材料成分和工艺条件，以最大化活性和选择性。然而，实验机理研究耗时耗力，传统的分子模拟高度依赖专家直觉和手工操作化学结构，导致可扩展性差。本文提出了一种用于在纳米孔道中寻找过渡态的自动化计算管道。该方法通过DFT方法在气相中寻找过渡态，将其对准纳米孔道活性位点附近的有利取向进行 docking，然后利用气相反应模式作为 condensed-phase DFT 计算的种子，采用二面体方法。该方法绕过了繁琐的操作步骤，提高了过渡态搜索的成功率，无需进行漫长的路径跟随计算。本工作报告了迄今为止计算的沉积物约束过渡态的最大集合，使我们能够在框架、反应和反应物类型之间进行严格的机理趋势分析。我们以BOG、IWV、UTL和FAU沉积物中的二乙苯的脱烷化反应，以及BEA、FER、FAU、MFI和MOR沉积物中162个反应步骤的骨架异构化反应，演示了PoTS的适用性，两者均与实验结果良好一致。最后，我们提出了一套解决我们观察到的过渡态搜索不成功以及其他反应（如烯烃裂解）理论不足的途径。