Поль Дауэнхауэр - Paul Dauenhauer

Лэнни Шмидт Почетный профессор

Пол Дж. Дауэнхауэр
Родившийся1980 (39–40 лет)
Соединенные Штаты
НациональностьАмериканец
Альма-матерУниверситет Висконсина, Мэдисон
Университет Миннесоты
ИзвестенТеория каталитического резонанса
Химия целлюлозы
Возобновляемые химические вещества
НаградыСтипендиат Макартура (2020)
Премия Резерфорда Ариса (2016)
Учитель-стипендиат Камиллы Дрейфус (2014)
Научная карьера
ПоляИнженер-химик, Катализ
УчрежденияУниверситет Миннесоты
Массачусетский университет
ДокторантЛэнни Шмидт
Внешнее видео
значок видео «Океан устойчивого углерода: будущее новых материалов из биомассы» «За пределами классной комнаты: технологическая химия»

Поль Дауэнхауэр (1980 г.р.), инженер-химик и научный сотрудник МакАртура, является почетным профессором Лэнни Шмидта в Университет Миннесоты (УМН). Он известен своими исследованиями в катализ наука и инженерное дело, особенно его вклад в понимание каталитического распада целлюлоза к возобновляемым химическим веществам, изобретение олео-фурана поверхностно-активные вещества, и развитие теория каталитического резонанса.[1]

Ранняя жизнь и образование

Пол Дауэнхауэр родился в 1980 году в Техасе, США, и вырос в Wisconsin Rapids, Висконсин, учится в Средней школе Линкольна.[2] Он получил степень бакалавра химической инженерии и химии в Университет Висконсина, Мэдисон в 2004 г. Работает под руководством Лэнни Шмидт на Университет Миннесоты, Дауэнхауэр получил докторскую степень. в области химического машиностроения в 2008 году на кафедре химического машиностроения и материаловедения. Его диссертация описывала развитие реактивное мгновенное испарение и был назван «Миллисекундный автотермический каталитический риформинг углеводов для получения синтетического топлива путем реактивного мгновенного испарения».[3]

Карьера

После окончания Миннесоты Дауэнхауэр работал старшим инженером-исследователем в Dow Chemical Компания в Мидленд, Мичиган, и Фрипорт, Техас.[4] Он начинал как доцент в Массачусетский университет, Амхерст в 2009 году до повышения до доцента в 2014 году.[5] В 2014 году перешел в отделение Химическая инженерия & Материаловедение (CEMS) в Университет Миннесоты, где его повысили до профессора, а затем и Лэнни Шмидт Почетный профессор в 2019 году. В течение этого времени он был соучредителем или внес свой вклад в создание стартапов Activated Research Company, Sironix Renewables и enVerde, LLC.[6]

Возобновляемые химические вещества

Внимание Дауэнхауэра к возобновляемым химическим веществам, производимым из глюкоза направлена ​​как на быстро заменяемые химические вещества, так и на новые химические вещества с новыми характеристиками. В 2012 году он открыл путь с высоким выходом для синтеза п-ксилол из глюкоза; эта молекула - ключевой ингредиент в полиэтилентерефталат пластик.[7] В этом технологическом процессе использовался новый класс слабой кислоты. цеолиты что позволяет производить биовозобновляемый полиэстер.[8]

В 2015 году Дауэнхауэр и его команда разработали новый класс поверхностно-активные вещества, моющие средства, и мыло которые получены из биомассы (фураны из сахаров и жирные кислоты из триглицериды, олео-фурансульфонаты (OFS).[9] Было показано, что эти молекулы обладают высокой стабильностью в жесткой воде (> 1000 ppm Ca ++) и коммерциализируются Sironix Renewables, Inc.[10]

В 2016 году Дауэнхауэр и Абдельрахман разработали катализируемый кислотой механизм дегидра-дециклизации, который одновременно открывает циклические эфирные кольца и дегидратируется для синтеза диеновых продуктов.[11] Впоследствии эта технология была использована для оптимизации каталитического производства изопрен, ключевой химикат в производстве автомобильных шин. Последующие исследования выявили пути аналогичного преобразования биомассы. тетрагидрофуран к бутадиен и 2-метил-тетрагидрофуран к пиперилен.[12]

Ключевые публикации включают:

  • C.L. Уильямс, К. Чанг, П. До, Н. Никбин, С. Карацулас, Д.Г. Влахос, Р.Ф. Лобо, В. Фан, П.Дж. Дауэнхауэр "Циклоприсоединение фуранов из биомассы для каталитического производства возобновляемого п-ксилола", Катализ ACS, 2, 6, 935-939, (2012).[13]
  • Пак Дэ Сон, Кристин Э. Джозф, Маура Келе, Кристоф Крумм, Лимин Рен, Джонатан Н. Дамен, Мира Х. Шете, Хан Сын Ли, Сяобин Цзо, Бёнду Ли, Вэй Фань, Дионисиос Г. Влахос, Рауль Ф. Лобо , Майкл Цапацис, Поль Дауэнхауэр «ВтОлео-фурановые поверхностно-активные вещества на основе ацилирования возобновляемых фуранов", ACS Central Science, 2(11), 820-824, (2016).[14]
  • Омар А. Абдельрахман, Дэ Сон Парк, Кэтрин П. Винтер, Чарльз С. Спанджерс, Лимин Рен, Хонг Дже Чо, Кечун Чжан, Вей Фань, Майкл Цапатсис, Пол Дж. Дауэнхауэр "Возобновляемый изопрен путем последовательного гидрирования итаконовой кислоты и дегидра-дециклизации 3-метил-тетрагидрофурана", Катализ ACS, 7(2), 1428-1431, (2016).[15]

Пиролиз целлюлозы

Исследование Дауэнхауэром целлюлоза в 2008 году привело к открытию промежуточного жидкого состояния короткоцепочечной целлюлозы олигомеры субсекундной продолжительности при температуре около 500 ° C.[16] Он далее обрисовал проблемы в понимании химии высокотемпературной целлюлозы, опубликовав свою «Десять главных проблем» биомасса пиролиз в 2012,[17] один из которых был основан на его открытии механизма аэрозоль образование через жидкую промежуточную целлюлозу.[18]

Дауэнхауэр разработал новый реактор метод под названием «PHASR» (анализ твердотельных реакций с импульсным нагревом), который привел к первому изотермическому кинетика конверсии целлюлозы и образования продуктов.[19] Этот метод позволил провести молекулярный анализ активации целлюлозы и открыть, что целлюлоза имеет уникальный реакционный переход при 467 ° C.[20] Высокотемпературный кинетический переход был приписан каталитической роли гидроксильных групп целлюлозы от цепи к цепи в стабилизации цепной фрагментации межцепочечных соединений.мономер облигации.[21]

Ключевые публикации включают:

  • Винит Малиеккал, Саураб Мадускар, Дерек Дж. Саксон, Мохаммадреза Насири, Тереза ​​М. Рейнеке, Мэтью Нейрок, Пол Дауэнхауэр "Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксильного трансгликозилирования гликозидных связей", Катализ ACS, 9(3), 1943-1955, (2019).[22]
  • Эндрю Р. Тейшейра, Кайл Г. Муни, Джейкоб С. Крюгер, К. Люк Уильямс, Вислав Дж. Сушински, Лэнни Д. Шмидт, Дэвид П. Шмидт и Пол Дж. Дауэнхауэр "Образование аэрозоля за счет реактивного кипящего выброса расплавленной целлюлозы », Энергетика и экология, 4, 4306-4321, (2011).[23]

Теория каталитического резонанса

Колебание поверхностной энергии связи на графике вулкана Сабатье (красный) в условиях резонанса происходит на соединительной линии (фиолетовый) для максимальной средней скорости реакции

Теория каталитического резонанса был предложен Дауэнхауэром на основе Принцип Сабатье из катализ разработан французским химиком Поль Сабатье. Оптимальные характеристики катализатора изображены в виде пика «вулкана» с использованием дескриптора химической реакции, определяющей различные каталитические материалы. Экспериментальное подтверждение принципа Сабатье было впервые продемонстрировано Баландином в 1960 году.[24][25] В своем первоначальном открытии поведения осциллирующих химических реакций на металлических поверхностях Дауэнхауэр показал, что установившиеся скорости реакции могут достигать химическая реакция скорость в 1000 раз выше, чем ранее достижимая скорость, даже с оптимизированными каталитическими системами.[26] Эта работа разбила поверхностные химические реакции на составные части и соответствующие собственные частоты, которые можно было сопоставить с резонировать с каталитическими поверхностными частотами.[27]

Последующая работа по теория каталитического резонанса Дауэнхауэра и его команда расширили, чтобы понять взаимосвязь между химией поверхности с ее линейными масштабными отношениями и энергией связи поверхности колебание форма волны.[28] Он ввел понятие супервулканы как суперпозиция всех возможных вулканов Сабатье для различных параметров линейного масштабирования, прежде чем далее связать поведение колеблющихся каталитических поверхностей с молекулярные машины и насосы.

Ключевые публикации включают:

  • A. Ardagh, O. Abdelrahman, P.J. Dauenhauer "Принципы динамического гетерогенного катализа: поверхностный резонанс и частотная характеристика оборота", Катализ ACS, 9(8), 6929-6937, (2019).[29]
  • A. Ardagh, T. Birol, Q. Zhang, O. Abdelrahman, P.J. Dauenhauer "Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное установившееся состояние", Наука и технологии катализа, 9, 5058-5076, (2019).[30]
  • М.А. Арда, М. Шетти, А. Кузнецов, К. Чжан, П. Кристофер, Д. Влахос, О.А. Абдельрахман, П.Дж. Дауэнхауэр, "Теория каталитического резонанса: управление параллельным путем реакции", Химическая наука, 2020.[31]

Консультации и награды

Внешнее видео
значок видео «Пол Дауэнхауэр, химическая инженерия, научный сотрудник MacArthur 2020» "2019 ACS Sustainable Chemistry & Engineering"

Профессор Дауэнхауэр подготовил 20 кандидатов наук. студентов и консультировал десять докторантов.[32] Он опубликовал более 90 рецензируемых статей и 10 патентов.[33] Он провел более 50 приглашенных семинаров и лекций, включая лекцию Нотр-Дам Тиле в 2017 году и лекцию Purdue Mellichamp в 2016 году. Он получил множество наград за свою работу, в том числе:[34]

  • 2020 - Стипендия Макартура [35]
  • 2019 - Лекция в память о Стратисе В. Сотирхе[36]
  • 2019 - Унив. Миннесоты COGS, награда выдающегося советника[37]
  • 2019 - Департамент энергетики, Десять лучших изобретений EFRC
  • 2019 - Лекция по устойчивой химии и инженерии ACS[38]
  • 2018 - Премия молодому исследователю AIChE CRE
  • 2017 - Лектор Тиле - Нотр-Дам[39]
  • 2016 - Премия Резерфорда Ариса за выдающиеся достижения в области разработки реакций[40]
  • 2016 - Университет Пердью - лектор Mellichamp[41]
  • 2014 - Учитель-стипендиат Камиллы Дрейфус[42]
  • 2013 - Премия DuPont Young Professor Award [43]
  • 2013 - Национальный научный фонд, награда NSF-CAREER[44]
  • 2012 - Министерство энергетики США - Премия за раннюю карьеру

Рекомендации

  1. ^ "Поль Дауэнхауэр, профессор". Университет Миннесоты. Получено 2019-11-12.
  2. ^ "Профиль ChemRxiv - Пол Дж. Дауэнхауэр". ChemRxiv. 2019.
  3. ^ Дауэнхауэр, Пол Д. (2008). Миллисекундный автотермический каталитический риформинг углеводов для получения синтетического топлива путем реактивного мгновенного испарения (Кандидат наук). Университет Миннесоты.
  4. ^ «Профиль отдела CEMS - Пол Дж. Дауэнхауэр». Университет Миннесоты. 2019.
  5. ^ "UMass Amherst - Пол Дж. Дауэнхауэр". Массачусетский университет. 2019.
  6. ^ "NTUA - Пол Дж. Дауэнхауэр" (PDF). Национальный технический университет Афин. 2019.
  7. ^ «Команда химического машиностроения производит ценное химическое производство п-ксилола из биомассы». UMass Amherst. 2014 г.
  8. ^ «Инженеры-химики из Университета Массачусетса, Амхерст, возглавляют группу, которая способствует увеличению производства ценного химического п-ксилола из биомассы». UMass Amherst. 2016 г.
  9. ^ «Исследователи изобрели« идеальную »молекулу мыла, которая лучше для окружающей среды». AAAS, EurekaAlert. 2016 г.
  10. ^ «Домашняя страница - Sironix Renewables». Sironix Renewables. 2019.
  11. ^ «Новые экологически чистые возобновляемые шины расширяют границы производства резины». Newsweek. 2017 г.
  12. ^ Абдельрахман, Омар А .; Пак, Дэ Сон; Винтер, Кэтрин П .; Spanjers, Charles S .; Рен, Лимин; Чо, Хонг Дже; Vlachos, Dionisios G .; Фан, Вэй; Цапацис, Михаил; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2017). «Бутадиен, полученный из биомассы дегидра-дециклизацией тетрагидрофурана». ACS Устойчивая химия и инженерия. 5 (5): 3732–3736. Дои:10.1021 / acssuschemeng.7b00745.
  13. ^ Уильямс, К. Люк; Чанг, Чун-Чжи; До, Фыонг; Никбин, Нима; Карацулас, Ставрос; Vlachos, Dionisios G .; Лобо, Рауль Ф .; Фан, Вэй; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2012). «Циклоприсоединение фуранов из биомассы для каталитического производства возобновляемого п-ксилола». Катализ ACS. 2 (6): 935–939. Дои:10.1021 / cs300011a.
  14. ^ «Циклоприсоединение фуранов из биомассы для каталитического производства возобновляемого п-ксилола». ACS Central Science. 2 (11): 820–824. 2016. Дои:10.1021 / acscentsci.6b00208. PMID  27924310.
  15. ^ Абдельрахман, Омар А .; Пак, Дэ Сон; Винтер, Кэтрин П .; Spanjers, Charles S .; Рен, Лимин; Чо, Хонг Дже; Чжан, Кечунь; Фан, Вэй; Цапацис, Михаил; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2017). «Возобновляемый изопрен путем последовательного гидрирования итаконовой кислоты и дегидра-дециклизации 3-метил-тетрагидрофурана». Катализ ACS. 7 (2): 1428–1431. Дои:10.1021 / acscatal.6b03335.
  16. ^ «Реактивное кипение целлюлозы для комплексного катализа через промежуточную жидкость». Королевское химическое общество, Зеленая химия.
  17. ^ «Десять основных проблем пиролиза биомассы для производства биотоплива». Королевское общество химии, энергетики и экологии.
  18. ^ «Образование аэрозоля путем выброса расплавленной целлюлозы при реактивном кипении». Королевское общество химии, энергетики и экологии.
  19. ^ Крумм, Кристоф; Пфендтнер, Джим; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2016). «Миллисекундные импульсные пленки объединяют механизмы фрагментации целлюлозы». Химия материалов. Американское химическое общество. 28 (9): 3108–3114. Дои:10.1021 / acs.chemmater.6b00580.
  20. ^ «Энергетика разрыва гликозидной связи целлюлозы и циклодекстрина». Королевское общество химии, реакционной химии и инженерии.
  21. ^ Малиеккал, Винит; Мадускар, Саураб; Саксон, Дерек Дж .; Насири, Мохаммадреза; Reineke, Theresa M .; Нейрок, Мэтью; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксильного трансгликозилирования гликозидных связей». Катализ ACS. Американское химическое общество. 9 (3): 1943–1955. Дои:10.1021 / acscatal.8b04289.
  22. ^ Малиеккал, Винит; Мадускар, Саураб; Саксон, Дерек Дж .; Насири, Мохаммадреза; Reineke, Theresa M .; Нейрок, Мэтью; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксильного трансгликозилирования гликозидных связей». Катализ ACS. 9 (3): 1943–1955. Дои:10.1021 / acscatal.8b04289.
  23. ^ Тейшейра, Эндрю Р .; Муни, Кайл Дж .; Крюгер, Джейкоб С .; Уильямс, К. Люк; Suszynski, Wieslaw J .; Schmidt, Lanny D .; Шмидт, Дэвид П .; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2011). «Образование аэрозоля путем выброса расплавленной целлюлозы при реактивном кипении». Энергетика и экология. 4 (10): 4306–4321. Дои:10.1039 / C1EE01876K.
  24. ^ Гельмут Кнезингер; Карл Кохлофл (2005). «Гетерогенный катализ и твердые катализаторы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH Verlag. Дои:10.1002 / 14356007.a05_313. ISBN  3527306730.
  25. ^ Баландин, А. (1969). «Современное состояние мультиплетной теории гетерогенного катализа1». Adv. Катал. Отн. Subj. Достижения в катализе. 19: 1–210. Дои:10.1016 / S0360-0564 (08) 60029-2. ISBN  9780120078196.
  26. ^ "Исследователи энергетики нарушают каталитический предел скорости". Университет Миннесоты.
  27. ^ "Исследователи энергетики нарушают каталитический предел скорости". Мир НИОКР.
  28. ^ "Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное стационарное состояние". ChemRxiv.
  29. ^ Арда, Алекс; Абдельрахман, Омар; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Принципы динамического гетерогенного катализа: поверхностный резонанс и частотный отклик». Катализ ACS. 9 (8): 6929–6937. Дои:10.1021 / acscatal.9b01606.
  30. ^ Арда, Алекс; Бирол, Турон; Чжан, Ци; Абдельрахман, Омар; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное установившееся состояние». Наука и технологии катализа. 9 (18): 5058–5076. Дои:10.1039 / C9CY01543D.
  31. ^ Арда, Алекс; Шетти, Маниш; Дауэнхауэр, Пол (2020). "Теория каталитического резонанса: управление параллельным путем реакции". Химическая наука. Дои:10.1039 / C9SC06140A.
  32. ^ "Дауэнхауэр Групп - Выпускники".
  33. ^ "Dauenhauer Group - Публикации".
  34. ^ «Дауэнхауэр Групп - Профиль».
  35. ^ "Поль Дауэнхауэр - Фонд Макартура". www.macfound.org.
  36. ^ «Дауэнхауэр награжден премией Stratis Sotirchos Lectures Award 2019».
  37. ^ «Дауэнхауэр получает награду выдающегося советника COGS».
  38. ^ «Дауэнхауэр среди победителей конкурса ACS Sustainable Chemistry & Engineering Lectures Awards 2019».
  39. ^ "Дауэнхауэр прочтет лекцию Тиле".
  40. ^ «Дауэнхауэр получил первую премию Резерфорда Ариса».
  41. ^ «Дауэнхауэр выбран лектором Mellichamp 2016».
  42. ^ «Дауэнхауэр получает премию учителя и ученого Камиллы Дрейфус | Инженерный колледж | Университет Массачусетса, Амхерст». engineering.umass.edu.
  43. ^ «Дауэнхауэр получает премию DuPont Young Professor | Химическая инженерия | UMass Amherst». che.umass.edu.
  44. ^ «Дауэнхауэр получает грант NSF CAREER на изучение передового процесса производства биотоплива». Управление новостей и связей со СМИ | UMass Amherst.

внешняя ссылка