Alkane cracking using Brønsted acid zeolites, catalytically converting long-chain molecules into smaller ones, is critical to fuel and chemical production. To enable more energy-efficient cracking processes, developing zeolite catalysts with enhanced performance (i.e., a faster reaction rate with reduced methane formation) plays a substantial role. Given the adsorption thermodynamics of alkanes onto the protons of Brønsted acid zeolites is a key step in the overall cracking reactions; therefore, catalysts possessing a more negative Gibbs free energy of adsorption for alkanes with a larger central-to-terminal bond adsorption selectivity to promote central cracking are of particular interest. This Feature Article discusses recent computational developments and discoveries by Lin and co-workers in studying the adsorption of alkanes in Brønsted acid zeolites. Their developed approach, employing configurational bias Monte Carlo with domain decomposition, with a newly parametrized molecular potential to compute the adsorption properties is first introduced. With these developments, the roles of the Si/Al ratio and Al sitting are explored and discussed. Subsequently, the Feature Article discusses the key findings obtained from a large-scale computational screening of studying more than 100 000 possible zeolite structures. The performance of identified top candidates and associated key structural features leading to desirable adsorption properties are highlighted.

中文翻译：

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用于更高效烷烃裂解的布朗斯台德酸性沸石中烷烃吸附的计算研究

使用布朗斯台德酸沸石进行烷烃裂解，将长链分子催化转化为较小的分子，对燃料和化学品生产至关重要。为了实现更节能的裂解工艺，开发性能增强的沸石催化剂（即反应速度更快，甲烷形成减少）起着重要作用。鉴于烷烃在布朗斯台德酸沸石质子上的吸附热力学是整个裂化反应的关键步骤；因此，对烷烃具有更大的负吉布斯吸附自由能且具有更大的中心到末端键吸附选择性以促进中心裂化的催化剂特别令人感兴趣。这篇专题文章讨论了 Lin 及其同事在研究布朗斯台德酸性沸石中烷烃吸附的最新计算发展和发现。他们开发的方法，采用具有域分解的配置偏差蒙特卡罗，首先介绍了一种新的参数化分子势来计算吸附特性。随着这些发展，Si/Al 比和 Al 的作用被探索和讨论。随后，专题文章讨论了从研究超过 100,000 种可能的沸石结构的大规模计算筛选中获得的主要发现。突出显示了已确定的最佳候选物的性能和相关的关键结构特征，这些特征导致了理想的吸附性能。首次引入了具有域分解的配置偏差蒙特卡罗，具有新的参数化分子势来计算吸附特性。随着这些发展，Si/Al 比和 Al 的作用被探索和讨论。随后，专题文章讨论了从研究超过 100,000 种可能的沸石结构的大规模计算筛选中获得的主要发现。突出显示了已确定的最佳候选物的性能和相关的关键结构特征，这些特征导致了理想的吸附性能。首次引入了具有域分解的配置偏差蒙特卡罗，具有新的参数化分子势来计算吸附特性。随着这些发展，Si/Al 比和 Al 的作用被探索和讨论。随后，专题文章讨论了从研究超过 100,000 种可能的沸石结构的大规模计算筛选中获得的主要发现。突出显示了已确定的最佳候选物的性能和相关的关键结构特征，这些特征导致了理想的吸附性能。专题文章讨论了从研究超过 100,000 种可能的沸石结构的大规模计算筛选中获得的主要发现。突出显示了已确定的最佳候选物的性能和相关的关键结构特征，这些特征导致了理想的吸附性能。专题文章讨论了从研究超过 100,000 种可能的沸石结构的大规模计算筛选中获得的主要发现。突出显示了已确定的最佳候选物的性能和相关的关键结构特征，这些特征导致了理想的吸附性能。