Пол Дауэнхауэр
Лэнни и Шарлотта Шмидт, профессор Пол Дж. Дауэнхауэр | |
---|---|
Рожденный | 1980 (43–44 года) |
Национальность | Американский |
Альма-матер | Университет Висконсина, Мэдисон Университет Миннесоты |
Известный | Теория каталитического резонанса Химия целлюлозы Возобновляемые химикаты Программируемые катализаторы |
Награды | Товарищ Макартура (2020) Премия Резерфорда Ариса (2016) Камилла Дрейфус, педагог-ученый (2014) |
Научная карьера | |
Поля | Инженер-химик , Катализ |
Учреждения | Университет Миннесоты Массачусетский университет |
Докторантура | Лэнни Шмидт |
Внешние видео | |
---|---|
«Океан устойчивого углерода: будущее новых материалов из биомассы» «За пределами классной комнаты: химия процессов» |
Пол Дауэнхауэр (1980 г.р.), инженер-химик и научный сотрудник Макартура, является профессором Ланни и Шарлотты Шмидт в Университете Миннесоты (UMN). Он получил признание за свои исследования в области каталитической науки и техники , особенно за вклад в понимание каталитического распада целлюлозы до возобновляемых химических веществ, изобретение олеофурановых поверхностно-активных веществ , а также развитие теории каталитического резонанса и программируемых катализаторов. [1]
Ранняя жизнь и образование
[ редактировать ]Пол Дауэнхауэр родился в 1980 году в Техасе, США, и вырос в Висконсин-Рапидс , штат Висконсин, посещая среднюю школу Линкольна. [2] Он получил степень бакалавра в области химического машиностроения и химии в Университете Висконсина, Мэдисон, в 2004 году. Работая под руководством Лэнни Шмидта в Университете Миннесоты , Дауэнхауэр получил докторскую степень. В 2008 году получил степень кандидата химического машиностроения, факультет химической технологии и материаловедения. Его диссертация описывала развитие реактивного мгновенного испарения и называлась «Миллисекундный автотермический каталитический риформинг углеводов для получения синтетического топлива путем реактивного мгновенного испарения». [3]
Карьера
[ редактировать ]После окончания Миннесоты Дауэнхауэр работал старшим инженером-исследователем в компании Dow Chemical в Мидленде, штат Мичиган , и Фрипорте, штат Техас . [4] Он начал свою карьеру с должности доцента в Массачусетском университете в Амхерсте в 2009 году, а затем стал доцентом в 2014 году. [5] В 2014 году он перешёл на факультет химической инженерии и материаловедения (CEMS) Университета Миннесоты , где получил звание профессора, а затем в 2019 году был назначен почётным профессором Лэнни Шмидта. За это время он стал соучредителем или внёс свой вклад в до основания стартап-компаний Activated Research Company, Sironix Renewables и enVerde, LLC. [6]
Возобновляемые химикаты
[ редактировать ]Внимание Дауэнхауэра к возобновляемым химическим веществам, производимым из глюкозы, направлено как на химические замены, так и на новые химические вещества с новыми характеристиками. В 2012 году он обнаружил высокопроизводительный путь синтеза п-ксилола из глюкозы ; эта молекула является ключевым ингредиентом полиэтилентерефталатного пластика. [7] В этой технологии использовался новый класс слабокислотных цеолитов , позволяющий производить биовозобновляемый полиэфир. [8]
В 2015 году Дауэнхауэр и его команда разработали новый класс поверхностно-активных веществ , моющих средств и мыла , получаемых из биомассы (фураны из сахаров и жирные кислоты из триглицеридов ), олеофурансульфонатов (OFS). [9] Было показано, что эти молекулы обладают высокой стабильностью в жесткой воде (> 1000 ppm Ca++) и коммерциализируются компанией Sironix Renewables, Inc. [10]
В 2016 году Дауэнхауэр и Абдельрахман разработали механизм дегидра-дециклизации, катализируемый кислотой, который одновременно открывает циклические эфирные кольца и дегидратирует с образованием диеновых продуктов. [11] Эта технология впоследствии была использована для оптимизации каталитического производства изопрена , ключевого химического вещества в производстве автомобильных шин. Последующие исследования выявили пути аналогичного преобразования тетрагидрофурана , полученного из биомассы, в бутадиен и 2-метилтетрагидрофурана в пиперилен . [12]
Ключевые публикации включают:
- К. Л. Уильямс, К. С. Чанг, П. До, Н. Никбин, С. Карацулас, Д. Г. Влахос, Р. Ф. Лобо, В. Фан, П. Дж. Дауэнхауэр « Циклоприсоединение фуранов, полученных из биомассы, для каталитического производства возобновляемого п-ксилола », ACS Catalesis , 2, 6, 935–939 (2012). [13]
- Дэ Сон Пак, Кристин Э. Джозеф, Маура Кёле, Кристоф Крамм, Лимин Рен, Джонатан Н. Дэмен, Мира Х. Шете, Хан Сын Ли, Сяобин Цзо, Пёнду Ли, Вэй Фань, Дионисиос Г. Влахос, Рауль Ф. Лобо , Майкл Цапацис, Пол Дауэнхауэр « Настраиваемые олео-фурановые поверхностно-активные вещества путем ацилирования возобновляемых фуранов » , ACS Central Science , 2 (11), 820–824, (2016). [14]
- Омар А. Абдельрахман, Дэ Сунг Пак, Кэтрин П. Винтер, Чарльз С. Спанджерс, Лимин Рен, Хонг Дже Чо, Кечунь Чжан, Вэй Фань, Майкл Цапацис, Пол Дж. Дауэнхауэр « Возобновляемый изопрен путем последовательного гидрирования итаконовой кислоты и дегидра- Дециклизация 3-метил-тетрагидрофурана » , ACS Catalesis , 7(2), 1428–1431, (2016). [15]
Пиролиз целлюлозы
[ редактировать ]проведенное Дауэнхауэром Исследование целлюлозы, в 2008 году, привело к открытию промежуточного жидкого состояния короткоцепочечных олигомеров целлюлозы с длительностью менее секунды при температуре около 500 градусов Цельсия. [16] Далее он изложил проблемы в понимании химии целлюлозы при высоких температурах, опубликовав биомассы : свою «Десять главных проблем» пиролиза в 2012 году [17] один из них был основан на открытии им механизма образования аэрозоля через жидкую промежуточную целлюлозу. [18]
Дауэнхауэр далее разработал новую реакторную технику под названием «PHASR» (анализ твердых реакций с импульсным нагревом), которая привела к первой изотермической кинетике конверсии целлюлозы и образованию продукта. [19] Этот метод позволил провести молекулярный анализ активации целлюлозы и обнаружить, что целлюлоза имеет уникальный реакционный переход при 467 градусах Цельсия. [20] Высокотемпературный кинетический переход был объяснен каталитической ролью межцепочечных гидроксильных групп целлюлозы в стабилизации фрагментации цепи межмономерных связей . [21]
Ключевые публикации включают:
- Винит Маликкал, Саураб Мадускар, Дерек Дж. Саксон, Мохаммадреза Насири, Тереза М. Рейнеке, Мэтью Нейрок, Пол Дауэнхауэр « Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксил-катализируемого трансгликозилирования гликозидных связей » , ACS Catalesis , 9 (3), 1943–1955 , (2019). [22]
- Эндрю Р. Тейшейра, Кайл Г. Муни, Джейкоб С. Крюгер, К. Люк Уильямс, Веслав Дж. Сушинский, Лэнни Д. Шмидт, Дэвид П. Шмидт и Пол Дж. Дауэнхауэр « Генерация аэрозоля путем реактивного кипящего выброса расплавленной целлюлозы «, Энергетика и экология , 4, 4306–4321, (2011). [23]
Теория каталитического резонанса
[ редактировать ]Теория каталитического резонанса была предложена Дауэнхауэром на основе Сабатье принципа катализа , разработанного французским химиком Полем Сабатье . Оптимальные характеристики катализатора изображаются в виде «вулканического» пика с использованием дескриптора химической реакции, определяющего 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 скорость реакции в установившемся состоянии может достигать скоростей химических реакций , в 1000 раз превышающих достижимые ранее скорости, даже с оптимизированными каталитическими системами. [26] В этой работе поверхностные химические реакции были разбиты на составные части и связанные с ними собственные частоты, которые можно было согласовать так, чтобы они резонировали с каталитическими поверхностными частотами. [27]
Последующая работа Дауэнхауэра и его команды по теории каталитического резонанса расширилась, чтобы понять взаимосвязь между химией поверхности с ее линейными масштабными соотношениями и колебаний формой энергии поверхностной связи . [28] Он представил концепцию супервулканов как суперпозиции всех возможных вулканов Сабатье для различных параметров линейного масштабирования, а затем связал поведение колеблющихся каталитических поверхностей с молекулярными машинами и насосами.
Ключевые публикации включают:
- А. Арда, О. Абдельрахман, П. Дж. Дауэнхауэр «Принципы динамического гетерогенного катализа: поверхностный резонанс и оборотная частотная характеристика», ACS Cataлиз , 9 (8), 6929–6937, (2019). [29]
- А. Арда, Т. Бирол, К. Чжан, О. Абдельрахман, П. Дж. Дауэнхауэр «Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное устойчивое состояние», Catalice Science & Technology , 9, 5058–5076, (2019). [30]
- М. А. Арда, М. Шетти, А. Кузнецов, К. Чжан, П. Кристофер, Д. Г. Влахос, О. А. Абдельрахман, П. Дж. Дауэнхауэр, «Теория каталитического резонанса: контроль параллельного пути реакции», Chemical Science , 2020. [31]
Консультации и почести
[ редактировать ]Внешние видео | |
---|---|
«Пол Дауэнхауэр, химическая инженерия, стипендиат Макартура 2020 г.» «Экологичная химия и инженерия ACS 2019 г.» |
Профессор Дауэнхауэр подготовил 20 докторов философии. студентов и консультировал десять постдокторантов. [32] Он опубликовал более 130 рецензируемых статей и 10 патентов. [33] Он прочитал более 50 приглашенных семинаров и лекций, включая лекцию Истмана в Калифорнийском университете (2021 г.), Беркли, лекцию Нотр-Дам-Тиле в 2017 г. и лекцию Purdue Mellichamp в 2016 г. Он получил множество наград за свою работу, в том числе: [34]
- 2023 – Главный приз Кубка Миннесоты [35]
- 2022 – Лекция Хольца, Университет Джонса Хопкинса [36]
- 2022 г. - Лекция Марпла-Швейцера, Северо-Западный университет. [37]
- 2021 - Финалист Блаватника [38]
- 2021 - Премия Германа Пайнса [39]
- 2021 - Лекция Дурдевиля, Университет Брауна [40]
- 2020 - Стипендия Макартура [41]
- 2019 - Лекция памяти Стратиса В. Сотирхоса [42]
- 2019 - Унив. Миннесотского COGS, награда за выдающийся советник [43]
- 2019 – Департамент энергетики, десятка лучших изобретений EFRC
- 2019 - Лекция ACS по устойчивой химии и инженерии [44]
- 2018 - Премия молодого сыщика AIChE CRE
- 2017 - Преподаватель Тиле - Нотр-Дам [45]
- 2016 - Премия Резерфорда Ариса за выдающиеся достижения в области реакционной техники [46]
- 2016 г. - Университет Пердью - преподаватель Мелличампа. [47]
- 2014 - Стипендиат педагога Камиллы Дрейфус [48]
- 2013 - Премия молодого профессора DuPont [49]
- 2013 – Национальный научный фонд, премия NSF-CAREER. [50]
- 2012 - Министерство энергетики США - Премия за раннюю карьеру
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Пауль Дауэнхауэр, профессор» . Университет Миннесоты . Проверено 12 ноября 2019 г.
- ^ «Профиль ChemRxiv - Пол Дж. Дауэнхауэр» . ChemRxiv. 2019.
- ^ Дауэнхауэр, Пол Д. (2008). Миллисекундный автотермический каталитический риформинг углеводов для синтетического топлива путем реактивного мгновенного испарения (доктор философии). Университет Миннесоты.
- ^ «Профиль отдела CEMS - Пол Дж. Дауэнхауэр» . Университет Миннесоты. 2019.
- ^ «Массачусетский университет в Амхерсте - Пол Дж. Дауэнхауэр» . Университет Массачусетса. 2019.
- ^ «NTUA - Пол Дж. Дауэнхауэр» (PDF) . Национальный технический университет Афин. 2019.
- ^ «Группа химико-технологов производит ценную химическую продукцию п-ксилола из биомассы» . Массачусетский университет в Амхерсте. 2014.
- ^ «Ведущая группа инженеров-химиков Массачусетского университета в Амхерсте, которая увеличивает производство ценного химического п-ксилола из биомассы» . Массачусетский университет в Амхерсте. 2016.
- ^ «Исследователи изобретают «идеальную» молекулу мыла, которая более безопасна для окружающей среды» . АААС, ЭврикаАлерт. 2016.
- ^ «Домашняя страница — Sironix Renewables» . Сироникс Возобновляемые источники энергии. 2019.
- ^ «Новые экологически чистые, возобновляемые шины расширяют границы производства каучука» . Новости. 2017.
- ^ Абдельрахман, Омар А.; Пак, Дэ Сон; Винтер, Кэтрин П.; Спанджерс, Чарльз С.; Рен, Лимин; Чо, Хонг Дже; Влахос, Дионисиос Г.; Фань, Вэй; Цапацис, Майкл; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2017). «Бутадиен, полученный из биомассы путем дегидра-дециклизации тетрагидрофурана». ACS Устойчивая химия и инженерия . 5 (5): 3732–3736. doi : 10.1021/acssuschemeng.7b00745 .
- ^ Уильямс, К. Люк; Чанг, Чун-Чи; До, Фуонг; Никбин, Нима; Карацулас, Ставрос; Влахос, Дионисиос Г.; Лобо, Рауль Ф.; Фань, Вэй; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2012). «Циклоаддиция фуранов, полученных из биомассы, для каталитического производства возобновляемого п-ксилола». АКС-катализ . 2 (6): 935–939. дои : 10.1021/cs300011a .
- ^ Парк, Д.С.; Джозеф, Кентукки; Келе, М.; Крумм, К.; Рен, Л.; Дамен, Дж. Н.; Шете, МХ; Ли, HS; Цзо, X.; Ли, Б.; Фан, В.; Влахос, Д.Г.; Лобо, РФ; Цапацис, М.; Дауэнхауэр, П.Дж. (2016). «Циклоаддиция фуранов, полученных из биомассы, для каталитического производства возобновляемого п-ксилола» . Центральная научная служба ACS . 2 (11): 820–824. дои : 10.1021/accentsci.6b00208 . ПМК 5126714 . ПМИД 27924310 .
- ^ Абдельрахман, Омар А.; Пак, Дэ Сон; Винтер, Кэтрин П.; Спанджерс, Чарльз С.; Рен, Лимин; Чо, Хонг Дже; Чжан, Кечунь; Фань, Вэй; Цапацис, Майкл; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2017). «Возобновляемый изопрен путем последовательного гидрирования итаконовой кислоты и дегидра-дециклизации 3-метилтетрагидрофурана». АКС-катализ . 7 (2): 1428–1431. дои : 10.1021/acscatal.6b03335 .
- ^ Дауэнхауэр, Пол Дж.; Колби, Джошуа Л.; Балонек, Кристина М.; Сушинский, Веслав Ю.; Шмидт, Лэнни Д. (2009). «Реактивное кипение целлюлозы для комплексного катализа через промежуточную жидкость» . Зеленая химия . 11 (10). Королевское химическое общество, Зеленая химия: 1555. doi : 10.1039/B915068B .
- ^ Меттлер, Мэтью С.; Влахос, Дионисиос Г.; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2012). «Десять основных фундаментальных проблем пиролиза биомассы для получения биотоплива» . Энергетика и экология . 5 (7). Королевское общество химии, энергетики и экологии: 7797. doi : 10.1039/C2EE21679E .
- ^ Тейшейра, Эндрю Р.; Муни, Кайл Г.; Крюгер, Джейкоб С.; Уильямс, К. Люк; Сушинский, Веслав Ю.; Шмидт, Лэнни Д.; Шмидт, Дэвид П.; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2011). «Генерация аэрозоля путем реактивного кипящего выброса расплавленной целлюлозы» . Энергетика и экология . 4 (10). Королевское общество химии, энергетики и экологии: 4306. doi : 10.1039/C1EE01876K .
- ^ Крумм, Кристоф; Пфендтнер, Джим; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2016). «Пленки с миллисекундным импульсом объединяют механизмы фрагментации целлюлозы». Химия материалов . 28 (9). Американское химическое общество: 3108–3114. doi : 10.1021/acs.chemmater.6b00580 . ОСТИ 1865816 .
- ^ Чжу, Ченг; Крумм, Кристоф; Факас, Грегори Г.; Нейрок, Мэтью; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2017). «Энергетика разрыва гликозидных связей целлюлозы и циклодекстрина» . Реакционная химия и инженерия . 2 (2). Королевское общество химии, реакционной химии и техники: 201–214. дои : 10.1039/C6RE00176A .
- ^ Маликкаль, Винет; Мадускар, Саураб; Саксон, Дерек Дж.; Насири, Мохаммадреза; Рейнеке, Тереза М.; Нейрок, Мэтью; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксил-катализируемого трансгликозилирования гликозидных связей». АКС-катализ . 9 (3). Американское химическое общество: 1943–1955. дои : 10.1021/acscal.8b04289 . S2CID 104316348 .
- ^ Маликкаль, Винет; Мадускар, Саураб; Саксон, Дерек Дж.; Насири, Мохаммадреза; Рейнеке, Тереза М.; Нейрок, Мэтью; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Активация целлюлозы посредством кооперативного гидроксил-катализируемого трансгликозилирования гликозидных связей». АКС-катализ . 9 (3): 1943–1955. дои : 10.1021/acscal.8b04289 . S2CID 104316348 .
- ^ Тейшейра, Эндрю Р.; Муни, Кайл Г.; Крюгер, Джейкоб С.; Уильямс, К. Люк; Сушинский, Веслав Ю.; Шмидт, Лэнни Д.; Шмидт, Дэвид П.; Дауэнхауэр, Пол Дж. (2011). «Генерация аэрозоля путем реактивного кипящего выброса расплавленной целлюлозы». Энергетика и экология . 4 (10): 4306–4321. дои : 10.1039/C1EE01876K . S2CID 92987976 .
- ^ Хельмут Кноцингер; Карл Кохлёфл (2005). «Гетерогенный катализ и твердые катализаторы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайли-ВЧ Верлаг. дои : 10.1002/14356007.a05_313 . ISBN 3527306730 .
- ^ Баландин, А. (1969). «Современное состояние мультиплетной теории гетерогенного катализа1». Адв. Катал. Отн. Тема . Достижения в области катализа. 19 :1–210. дои : 10.1016/S0360-0564(08)60029-2 . ISBN 9780120078196 .
- ^ «Исследователи-энергетики преодолевают каталитический предел скорости» . Университет Миннесоты.
- ^ «Исследователи-энергетики преодолевают каталитический предел скорости» . Мир исследований и разработок. 29 мая 2019 г.
- ^ Арда, М. Александр; Бироль, Туран; Чжан, Ци; Абдельрахман, Омар; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное устойчивое состояние» . ChemRxiv. doi : 10.26434/chemrxiv.8862677.v1 .
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Арда, Алекс; Абдельрахман, Омар; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Принципы динамического гетерогенного катализа: поверхностный резонанс и частотная характеристика оборота». АКС-катализ . 9 (8): 6929–6937. дои : 10.1021/acscatal.9b01606 . S2CID 182444068 .
- ^ Арда, Алекс; Бироль, Турон; Чжан, Ци; Абдельрахман, Омар; Дауэнхауэр, Пол (2019). «Теория каталитического резонанса: супервулканы, каталитические молекулярные насосы и колебательное устойчивое состояние». Катализная наука и технология . 9 (18): 5058–5076. дои : 10.1039/C9CY01543D . S2CID 198929270 .
- ^ Арда, Алекс; Шетти, Маниш; Дауэнхауэр, Пол (2020). «Теория каталитического резонанса: управление параллельным путем реакции» . Химическая наука . 11 (13): 3501–3510. дои : 10.1039/C9SC06140A . ПМЦ 8152411 . ПМИД 34109022 .
- ^ «Группа Дауэнхауэр – Выпускники» .
- ^ «Дауэнхауэр Групп – Публикации» .
- ^ «Группа Дауэнхауэр – Профиль» .
- ^ «Кубок Миннесоты 2023» . Звездная Трибьюн .
- ^ «Лекция Хольца, JHU» . Лекция Дж. Х. Хольца .
- ^ «Лекция Марпла-Швейцера, НУ» . Северо-Западный университет .
- ^ «Премия Блаватника для молодых ученых» . Премии Блаватника .
- ^ «Премия Германа Пайнса, Фонд 2021» . Чикагский клуб катализа . 26 апреля 2021 г.
- ^ «Лекция Дурдевиля - Университет Брауна, Фонд 2021 года» . Университет Брауна .
- ^ «Пол Дауэнхауэр — Фонд Макартуров» . www.macfound.org .
- ^ «Дауэнхауэр награжден премией Стратиса Сотирчоса за лекции 2019 года» .
- ^ «Дауэнхауэр получает награду COGS за выдающийся советник» .
- ^ «Дауэнхауэр среди победителей премии ACS Sustainable Chemistry & Engineering Lectureship Awards 2019» .
- ^ «Дауэнхауэр прочтет лекцию Тиле» .
- ^ «Дауэнхауэр выигрывает первую премию Резерфорда Ариса» .
- ^ «Дауэнхауэр выбран лектором Меллишампа в 2016 году» .
- ^ «Дауэнхауэр получает премию преподавателя и ученого Камиллы Дрейфус | Инженерный колледж | Массачусетский университет в Амхерсте» . Engineering.umass.edu .
- ^ «Дауэнхауэр получает награду молодого профессора DuPont | Химическая инженерия | Массачусетский университет в Амхерсте» . che.umass.edu .
- ^ «Дауэнхауэр получает грант NSF CAREER на изучение передового процесса производства биотоплива» . Управление новостей и связей со СМИ | Массачусетский университет в Амхерсте .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Американские инженеры-химики
- Живые люди
- Американские преподаватели
- Американские ученые-материаловеды
- Выпускники Колледжа науки и техники Миннесотского университета
- Миннесота CEMS
- 1980 рождений
- Американские изобретатели XXI века
- Макартур Феллоуз
- Выпускники инженерного колледжа Университета Висконсина-Мэдисона