Исследователи Индийского института науки в Бангалоре расширили модель превращения CO₂ и водорода на медном катализаторе с 152 до 9389 реакций. Расчёты точнее предсказали продукты реакции и показали возможный путь переноса водорода.
Сначала команда рассчитала 152 реакции методами квантовой механики. Затем модели машинного обучения оценивали энергетические барьеры новых реакций, а автоматизированный анализ проверил возможные превращения с участием 105 химических частиц на поверхности катализатора.
Модель с исходным набором реакций называла основным продуктом муравьиную кислоту и занижала конверсию CO₂. Расширенная модель предсказала метанол и угарный газ — результаты совпали с экспериментальными наблюдениями. Расчётная конверсия оказалась примерно в 40 раз выше, чем в исходной модели; это сравнение прогнозов, а не увеличение промышленного производства.
Расчёты также показали, что водород в некоторых реакциях может присоединяться к промежуточным соединениям целой молекулой H₂, а не только в виде отдельных атомов. Дополнительные квантово-химические расчёты указали, что такой перенос может быть энергетически выгоден для промежуточных соединений с кислородом.
Результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Экспериментальную проверку проводили специалисты Hindustan Petroleum в Индии и научного агентства A*STAR в Сингапуре. Авторы также предлагают применять этот вычислительный подход для изучения других катализаторов, восстановления азота и расщепления воды.
