มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร

โครงการที่ 1

Center of Advanced Studies Agriculture and Food

โครงการที่ 1: ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างระดับนาโนเมตร (Nanostructured Catalysts)
            การพัฒนาด้านตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมเคมี และปิโตรเคมี [1]
ที่ผ่านมามีการค้นพบนวัตกรรมใหม่และผลิตภัณฑ์ใหม่ที่มีคุณค่าหลายชนิด เช่น น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันหล่อลื่นเครื่องยนต์คุณภาพสูงและราคาถูก               สารทำความเย็นที่ปราศจากคลอรีนซึ่งไม่ทำลายชั้นบรรยากาศ  สารพอลิเมอร์ ที่มีคุณสมบัติต่างๆ เช่น มีความเข็งแรงสูง สำหรับทำวัสดุประกอบรถยนต
์ พอลิเมอร์นำไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กโทรนิกส์ เป็นต้น ในการผลิตวัสดุและสารเคมี เหล่านี้ต้องอาศัยขบวนการทางเคมีที่มีประสิทธิภาพ และมีความจำเพาะสูง ดังนั้นจึงต้องอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยา ที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้มักประกอบด้วยโลหะหรือวัสดุที่มีสมบัติจำเพาะขนาดเล็กมากๆ ในระดับนาโนเมตร
  โดยทั่วไปมี ขนาดประมาณ 1-50 นาโนเมตร ซึ่งมีสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมี ที่อยู่ระหว่างสมบัติของอะตอมหรือโมเลกุล และสมบัติสารประกอบโดยรวม (bulk properties) [2] สมบัติพิเศษนี้ ทำให้สามารถประยุกต์ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่มีคุณสมบัติดีได้ ตัวอย่างเช่น

1.1 ซีโอไลต์ (Zeolites): เป็นสารประกอบอะลูมิโนซิลิเกตที่มีความเป็นผลึกและมีโครงสร้างรูพรุนที่จำเพาะในระดับไมโครพอร์ (Microporous, 0.2-2 nm) ซีโอไลต์เป็นวัสดุนาโนที่มีความสำคัญมากในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมี  [2,3] ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ใช้ในกระบวนการแยก และใช้เป็นตัวดูดซับ นอกจากนั้นแล้วในอุตสาหกรรมผลิตผงซักฟอกใช้ซีโอไลต์เป็นปริมาณมากในการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อลดความกระด้างของน้ำ แม้ว่าปัจจุบันซีโอไลต์จะสามารถประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายแต่ก็มีข้อจำกัดอยู่มากเนื่องจากขนาดรูพรุนที่เล็กมากๆ ทำให้ซีโอไลต์ไม่สามารถใช้ทำปฏิกิริยากับสารโมเลกุลใหญ่ที่ไม่สามารถเข้าไปภายในรูพรุน และในบางกรณีอัตราการเกิดปฏิกิริยาในซีโอไลต์ จะถูกจำกัดด้วยอัตราการแพร่ของสารเข้าและออกจากรูพรุนที่เล็กมากๆ นี้ ดังนั้นในโครงการวิจัยนี้จะศึกษาพัฒนาให้ผลึกซีโอไลต์มีรูพรุนแบบลำดับขั้น (Hierarchical pores) ประกอบด้วยรูพรุนขนาดเล็ก (Micropore) และขนาดรูพรุนที่ใหญ่ขึ้นในระดับมีโซพอร์ (2-50 nm) (ดังตัวอย่างในรูปที่ 1) และ/หรือ
สังเคราะห์ให้มีขนาดผลึกที่เล็กลงในระดับนาโนเมตร การพัฒนาซีโอไลต์ในลักษณะนี้จะเป็นผลดีโดยเป็นการเพิ่มอัตราการแพร่เข้าและออกจากรูพรุนให้เร็วขึ้น
         ลดระยะทางในการแพร่เข้าสู่ภายในผลึก เพิ่มพื้นที่ผิวภายนอกผลึกและเพิ่มขนาดรูพรุนทำให้สามารถเร่งปฏิกิริยาได้เร็วขึ้น และเปิดโอกาศให้สารโมเลกุลใหญ่สามารถเข้าทำปฏิกิริยาได้ [4-6] นอกจากนี้ผลึกขนาดนาโนเมตรยังสามารถประยุกต์ใช้งานในด้านอื่นๆ เช่น ใช้ประกอบเป็นฟิล์มบางเพื่อใช้ในกระบวนการแยก หรือใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดได้อีกด้วย [5]  



รูปที่ 1 แผนภาพโครงสร้างรูพรุนของตัวเร่งปฏิกิริยาในอุดมคติ
สำหรับปฏิกิริยา Fluid Catalytic Cracking ที่เป็นรูพรุนแบบลำดับขั้น


ประกอบด้วยรูพรุนขนาดใหญ่ เพื่อการแตกโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ และรูพรุนขนาดกลาง เพื่อการแตกโมเลกุลขนาดกลาง และรูพรุนขนาดเล็กสำหรับปฏิกิริยาในขั้นสุดท้ายได้เป็นผลิตภัณฑ์ Gasoline และ LPG (ref. M. Stöcker, Micropor Mesopor Mater. 82 (2005) 257–292.) การใช้งานนาโนซีโอไลต์กับการเร่งปฏิกิริยา มีรายงานว่าการเติมรูพรุนขนาดมีโซพอร์ให้ซีโอไลต์ทำให้ค่าสัมประสิทธิการแพร่เพิ่มขึ้นกว่าร้อยเท่า [7]
การเร่งปฏิกิริยาในซีโอไลต์เกิดได้ดีขึ้น เช่น ปฏิกิริยา Cracking เมื่อใช้ dealuminated zeolite Y (มีรูพรุนทั้งแบบ มีโซพอร์ และ ไมโครพอร์) พบว่าสามารถทำให้โมเลกุลขนาดใหญ่ในน้ำมัน (vacuum gas oil) เกิดปฏิกิริยาได้มากขึ้น [8] ปฏิกิริยา Alkylation of benzene ในมีโซพอร์ MFI zeolite จะได้ค่า conversion และ selectivity สูงกว่า ใน MFI zeolite แบบปกติ [9] ค่า conversion ที่สูงขึ้นเนื่องมาจากอัตราการแพร่ที่สูงขึ้นจึงทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น และค่า selectivity ที่สูงขึ้นเนื่องมาจาก อัตราการแพร่ที่สูงขึ้นทำให้สารผลิตภัณฑ์ (Ethyl benzene) ที่เกิดขึ้นแพร่ออกมาจากซีโอไลต์ได้ไวขึ้น ดังนั้นจึงลดการเกิดปฏิกิริยาต่อเนื่องลง
         ปฏิกิริยาการสลายตัวของแก๊สมลพิษ NOx ใน Cobalt บนซีโอไลต์ ZSM-5 ที่ผ่านการกัดกร่อนด้วยเบส (NaOH) พบว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้เร็วกว่า Co/ZSM-5 ปกติที่ไม่มีรูพรุนมีโซพอร์ [10]นอกจากนี้พื้นที่ผิวภายนอกของนาโนซีโอไลต์ยังมีส่วนช่วยทำให้การกระจายตัวของโลหะบนซีโอไลต์เป็นไปได้ดีมากขึ้น [11]
พบว่าโลหะ Pt, PtSn alloy, β-Mo2C มีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอเป็นอนุภาคขนาดเล็กบนพื้นผิวของซีโอไลต์ที่มีผลึกเล็กขนาดนาโนเมตร
ได้ดีกว่าบนซีโอไลต์ปกติที่มีผลึกขนาดใหญ่ขนาดไมโครเมตรซึ่งโลหะจะกระจายตัวไม่ดีและพบเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ การกระจายตัวที่ดีจะทำให้โลหะมีอันตรกิริยากับซีโอไลต์ได้มากขึ้นและทำให้สมบัติการเร่งปฏิกิริยาของโลหะดีขึ้น
        ดังนั้นจะเห็นได้ว่าซีโอไลต์ที่มีรูพรุนขนาดมีโซพอร์ (ทั้งจากการสังเคราะห์เป็นผลึกขนาดนาโนเมตร
และจากการดัดแปลงผลึกเติมรูพรุนมีโซพอร์บนผลึกขนาดไมโครเมตร) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีกว่าซีโอไลต์ปกติมาก
ทำให้อัตราการแพร่สูงขึ้น อัตราการเร่งปฏิกิริยาสูงขึ้น ความจำเพาะในการเกิดปฏิกิริยาสูงขึ้น (เนื่องจากปฏิกิริยาต่อเนื่องลดลง) โมเลกุลขนาดใหญ่สามารถเข้าทำปฏิกิริยาได้มากขึ้น และยังสามารถเติมโลหะให้มีการกระจายตัวที่ดี ทำให้สามารถใช้เร่งปฏิกิริยาที่หลากหลาย ได้อย่างมีประสิทธิภาพดีขึ้น

1.2 ซิลิกาเมโซพอร์ และอะลูมิโนซิลิเกตเมโซพอร์ (Mesoporous Aluminoslicate Materials):

มีสมบัติคล้ายซีโอไลต์ แต่มีขนาดรูพรุนที่ใหญ่ 2-50 นาโนเมตร มีความเป็นรูพรุนสูงกว่า 50-80% และมีพื้นที่ผิวมากถึง
700-1,500 m2/g เป็นที่ได้รับความสนใจอย่างมากในการทำปฏิกิริยา ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีโดยเฉพาะในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารโมเลกุลใหญ่ เช่น การสังเคราะห์น้ำมันเชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นจาก CO และ H2 แก๊ส การเติมหมู่อัคคิลของสารไฮโดรคาร์บอนและอโรมาติก และ ปฏิกิริยา  Aldol Condensation เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถดัดแปลงให้มีตำแหน่งที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยา (Active Sites) ได้หลายแบบ เช่น Lewis และ Brønsted Acids, Transition Metal Ions, Nanometered Metal Clusters เป็นต้น ทำให้สามารถทำปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและรีดักชัน (Oxidation/Reduction) ซึ่งใช้ในการผลิตสารประกอบที่มีประโยชน์ในทางอุตสาหกรรมหลายชนิด
เช่น Alcohols, Aldehydes, Ketones , Phenol เป็นต้น สารอะลูมิโนซิลิเกตเมโซพอร์ที่สังเคราะห์ได้จะมีโครงสร้างแตกต่างกันขึ้นอยู่กับกรรมวิธีการเตรียม สารตั้งต้นที่ใช้ สารลดแรงตึงผิว
(surfactant) ที่ใช้เป็นแม่แบบโครงสร้าง และสภาวะที่ใช้ในการสังเคราะห์ เป็นต้น เนื่องจากอะลูมิโนซิลิเกตเมโซพอร์มีหลายชนิด แต่ละชนิดจะมีลักษณะทางกายภาพและคุณสมบัติแตกต่างกันไป จึงต้องเลือกให้เหมาะสมกับการนำไปใช้งาน ขนาดของรูพรุนมีผลอย่างยิ่งต่อการเร่งปฏิกิริยา โดยจะมีผลทำให้คุณสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยาแตกต่างกันออกไป นอกจากนี้ ถ้าขนาดรูพรุนเล็กพื้นที่ผิวสัมผัสจะมีค่าสูงทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ดี แต่มีขีดจำกัดคือ ทำปฏิกิริยาได้เฉพาะสารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กที่สามารถผ่านรูพรุนเข้าไปได้เท่านั้น ในทางกลับกันถ้ารูพรุนมีขนาดใหญ่พื้นที่ผิวจะลดลงโอกาสในการทำปฏิกิริยากันจะต่ำกว่า แต่สามารถเกิดสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้นได้ [12] ดังนั้นหากสามารถกำหนดขนาดของรูพรุนให้มีทั้งสองขนาดอยู่ในโครงสร้างเดียวกันได้ ก็จะช่วยเพิ่มโอกาสในการทำปฏิกิริยาให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ต้องการมากขึ้น [13,14] งานวิจัยนี้จะทำการศึกษาการสังเคราะห์สารอะลูมิโนซิลิเกตเมโซพอร์ที่มีรูพรุนแบบลำดับขั้น (Hierarchical pores) ประกอบด้วยรูพรุนอย่างน้อย 2 ขนาดในโครงสร้าง เพื่อช่วยเพิ่มโอกาสในการทำปฏิกิริยาให้มากขึ้น โดยเลือกใช้ซิลิกาเมโซพอร์ชนิด SBA-15 จากเถ้าแกลบเป็นสารตั้งต้น จากนั้นจึงเติมสารแม่แบบหรือสารกำหนดโครงสร้างเพิ่ม เพื่อก่อให้เกิดรูพรุน 2 ขนาด ในช่วง 2-50 นาโนเมตร และนอกจากนี้จะศึกษาการใช้สารแม่แบบธรรมชาติ เช่น ไคโตซาน แทนการใช้สารในกลุ่มสารลดแรงตึงผิวที่มีราคาแพง เพื่อเป็นการลดต้นทุนในการผลิตและเป็นการใช้กากของเสียทางการเกษตร และอุตสาหกรรมอาหารอีกด้วย
ผลสำเร็จของการวิจัยจะทำให้ได้วัสดุประเภทซีโอไลต์และสารประกอบอะลูมิโนซิลิเกตมีโซพอร์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น ทั้งในด้านของการเร่งปฏิกิริยา และการแลกเปลี่ยนไอออนที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพดีมากขึ้น จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่ออุตสาหกรรมปิโตรเลียมและปิโตรเคมีซึ่งใช้ซีโอไลต์และ อะลูมิโนซิลิเกตมีโซพอร์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการที่สำคัญ เช่น กระบวนการ Fluid Catalytic Cracking และ Hydrocracking
นอกจากนี้ยังเป็นประโยชน์ในการประยุกต์ใช้งานใหม่ในอุตสาหกรรม Fine Chemicals เพราะขนาดรูพรุนที่ใหญ่ขึ้นและพื้นที่ผิวภายนอกที่เพิ่มขึ้น ทำให้สามารถใช้ในการทำปฏิกิริยากับโมเลกุลขนาดใหญ่ได้  สามารถทำปฏิกิริยาได้หลากหลายขึ้น นำไปสู่การใช้งานในการเร่งปฏิกิริยาใหม่ๆ อื่นๆ อีกด้วย

1.3 โมเลกุลตัวเร่งปฏิกิริยาขนาดเล็ก (Small-Molecule Catalysts)

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่จัดเป็นโมเลกุลตัวเร่งปฏิกิริยาขนาดเล็ก (Small-Molecule Catalysts) [15] ได้แก่ สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชัน ซึ่งลักษณะทางโครงสร้างนั้นเล็กกว่าอนุภาคนาโน เล็กกว่าเอ็นไซม์ และเล็กกว่าสารอินทรีย์บางชนิด ข้อดีของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้คือ มีตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาเพียงหนึ่งตำแหน่ง (single-site) [16,17] โดยโครงสร้างทั่วไปอยู่ในรูป LnMR โดย L คือลิแกนด์ที่อยู่ติดกับโลหะ (M) และ R คือสารเริ่มต้น (reactant) หรือหมู่เริ่มปฏิกิริยา (initiating group) การที่ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้มีโครงสร้างที่แน่นอน (discrete structure) จึงทำให้สามารถออกแบบให้มีความจำเพาะในการเร่งปฏิกิริยาเฉพาะอย่างได้ เช่น Asymmetric Catalysis  ด้วยการปรับเปลี่ยนโครงสร้างของลิแกนด์ เช่นการเพิ่มหรือลดขนาดของหมู่แทนที่ หรือให้ลิแกนด์มีสมบัติ Chirality หรือเปลี่ยนแปลงสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของหมู่แทนที่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ล้วนมีผลต่อประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ในทางทฤษฎีแล้วสามารถปรับแต่งให้มีสมบัติเหมาะแก่การทำปฏิกิริยาเฉพาะได้ แต่ในทางปฏิบัติแล้วพบว่าโดยส่วนใหญ่การค้นพบโมเลกุลตัวเร่งขนาดเล็กมาจากการค้นพบโดยบังเอิญ (Serendipitous discovery) หรือเกิดจากการลองผิดลองถูก (trial and error) ในปัจจุบันเทคโนโลยีทางคอมพิวเตอร์และการคำนวณทางเคมีควอนตัมได้ก้าวหน้าอย่างมาก
จนกระทั่งสามารถใช้เป็นเครื่องที่สำคัญ ที่ไว้วางใจได้ในการศึกษาปฏิกิริยาเคมี ศึกษาการเร่งปฏิกิริยาในสภาวะที่จำเพาะ เช่น  Asymmetric Catalysis และทำให้สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความจำเพาะสูงได้ โดยเฉพาะตัวเร่งปฏิกิริยาในกลุ่มของโมเลกุลตัวเร่งปฏิกิริยาขนาดเล็ก
(Small-Molecule Catalysts)ปฏิกิริยาหนึ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งได้แก่ การสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบควบคุมสมบัติสเตอริโอ (Sterio-controlled polymerization) พอลิเมอไรเซชันเป็นพอลิเอสเทอร์ที่มีสมบัติย่อยสลายได้ (biodegradable polymer)   พอลิเอสเทอร์เหล่านี้สังเคราะห์ได้จากมอนอเมอร์หลายชนิดซึ่งได้จากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ (ดังรูปที่ 2)





รูปที่ 2 มอนอเมอร์ชนิดเอสเทอร์วงปิด (cyclic ester monomers)

การสังเคราะห์พอลิเมอร์จากเอสเทอร์เหล่านี้ให้ได้เป็นพอลิเมอร์ที่มีการควบคุมสเตอริโอเคมี (stereochemistry) ของสายโซ่ และน้ำหนักโมเลกุลและดัชนีการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งเป็นปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ที่ได้ ทำให้ได้พอลิเมอร์มีสมบัติเหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งานที่หลาหหลาย เช่น ใช้ในทางการแพทย์และเภสัชกรรม โดยนำไปใช้ผลิตเป็นวัสดุที่ใช้ในการผ่าตัด หรือใช้เป็นตัวกลางในการส่งผ่านยา นอกจากนี้ยังสามารถนำใช้เป็นวัสดุในการบรรจุหีบห่อ และเนื่องจากสมบัติที่สามารถย่อยสลายได้นี้เองจะช่วยลดปัญหาทางมลภาวะจากปริมาณขยะที่เกิดจากพลาสติก

โครงการวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปยังการออกแบบและสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อนำไปใช้ในปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบเปิดวงของเอสเทอร์วงปิด โดยในการออกแบบและสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาจะเน้นไปยังความาสามารถในการควบคุมปัจจัยต่างๆ ได้แก่ สเตอริโอเคมี (stereochemistry) ของสายโซ่พอลิเมอร์ น้ำหนักโมเลกุลและดัชนีการกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุล ซึ่งปัจจัยเหล่านี้มีผลต่อสมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์ที่สังเคราะห์ได้ และการนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ด้านต่างๆ ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างของพอลิเมอร์โดยตรงอีกด้วย  สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาในอุดมคติควรมีคุณสมบัติในการเริ่มต้นปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว (fast initiation step) และไม่เกิดการหยุดของปฏิกิริยา (termination) ที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาข้างเคียงอื่นๆ ซึ่งจะเรียกขบวนการเกิดปฏิกิริยาเช่นนี้ว่า living polymerization 

1.4 การศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีโครงสร้างระดับนาโนเมตรด้วยเคมีคอมพิวเตอร์

เคมีควอนตัมและเคมีคอมพิวเตอร์สามารถประยุกต์ใช้ในกระบวนการในอุตสาหรรม เพื่อการพัฒนากระบวนการผลิต การออกแบบผลิตภัณฑ์ การศึกษาจลนพลศาสตร์และอุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยาทั้งที่ปราศจากตัวเร่งปฏิกิริยา และมีตัวเร่งปฏิกิริยา และสามารถจำลองระบบในสภาวะต่างๆ เพื่อช่วยในการออกแบบโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ตัวอย่างที่สำคัญของความสำเร็จในการใช้เคมีควอนตัมและเคมีคอมพิวเตอร์ในอุตสาหกรรม คือ ค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการพอลิเมอไรเซชันของโอเลฟิน เป็นผลทำให้อุตสาหกรรมปิโตรเคมีและพอลิเมอร์พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ในโครงการวิจัยนี้จะศึกษาวิจัยทางทฤษฎีควบคู่ไปกับการวิจัยทดลอง ศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวรองรับที่มีโครงสร้างระดับนาโนเมตรโดยใช้เคมีควอนตัมและเคมีคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือในการศึกษาให้ข้อมูลในระดับอะตอมหรือโมเลกุลได้ สร้างความรู้ความเข้าใจกลไกปฏิกิริยาเคมี และกระบวนการที่เกิดขึ้นโดยละเอียด โดยศึกษาโครงสร้างและตำแหน่งของการเกิดปฏิกิริยาเคมี ศึกษาการดูดซับและการแพร่ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและทำนายกลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมีของสารประกอบที่สำคัญในอุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี โดยใช้ระเบียบวิธี Embedded Electronic Structure Theory และ ONIOM ซึ่งเป็นแนวคิดที่ช่วยให้การศึกษาระบบ ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนเป็นไปได้ โดยการแบ่งระบบที่ศึกษาเป็นอย่างน้อยสองส่วน โดยส่วนที่เป็นจุดสำคัญของการศึกษาจะทำการคำนวณโดยละเอียด และส่วนอื่นๆ จะทำการคำนวณและประมาณ ด้วยวิธีที่รวดเร็วและถูกต้องพอสมควร เมื่อพัฒนาระเบียบวิธีนี้ให้เหมาะสม สามารถใช้ศึกษาการเกิดปฏิกิริยาบนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวรองรับที่มีโครงสร้างระดับนาโนเมตรในการเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีได้ การใช้การศึกษาวิจัยด้วยเคมีคอมพิวเตอร์ควบคู่ไปกับการศึกษาวิเคราะห์ด้วยทางการทดลอง จะทำให้เข้าใจกระบวนการเคมีที่เกิดขึ้นโดยละเอียด
สามารถใช้คำนวณค่าทางอุณหพลศาตร์ (Thermodynamics) และจลนพลศาสตร์ (Kinetics) ของปฏิกิริยาซึ่งอาจจะทดลองวัดโดยตรงได้ยากหรือไม่สามารถวัดได้เลย ทำให้สามารถเข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นได้ละเอียดขึ้นมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในการพัฒนากระบวนการทำปฏิกิริยาที่ดีขึ้น และยังสามารถพัฒนาใช้ศึกษาสมบัติและโครงสร้างที่ซับซ้อนในระดับนาโนเมตรได้และทำนายผลของการดัดแปลงโครงสร้างระดับนาโนเมตรต่อสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาได้

 


 
  • สถาบันวิทยาการขั้นสูงแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
  • ศูนย์วิทยาการขั้นสูงเพื่อเกษตรและอาหาร
  • ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านทรัพยากรธรรมชาติ เขตร้อน
  • ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมเคมี อาหาร และการเกษตร
  • ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
สถาบันวิทยาการขั้นสูงแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ศูนย์วิทยาการขั้นสูงเพื่อเกษตรและอาหาร
ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่ออุตสาหกรรมเคมี อาหาร และการเกษตร
ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านทรัพยากรธรรมชาติ เขตร้อน
ศูนย์วิทยาการขั้นสูงด้านเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
End Calendar