Template Burning inside TS-1 and Fe-MFI Molecular Sieves: An in Situ XRPD Study

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 47, 2003, Pages 14549-14558

  Milanesio, Marco ^a   Artioli, Gilberto ^b   Gualtieri, Alessandro F ^c   Palin, Luca ^d,e   Lamberti, Carlo ^d  

^a UNIVERSITY OF EASTERN PIEDMONT   (Italy)

^b UNIVERSITY OF MILAN   (Italy)

^c UNIVERSITY OF MODENA AND REGGIO EMILIA   (Italy)

^d UNIVERSITY OF TURIN   (Italy)

^e EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; CALCINATION; COMBUSTION; ISOTHERMS; MOLECULAR STRUCTURE; REACTION KINETICS; SYNCHROTRON RADIATION; THERMOGRAVIMETRIC ANALYSIS; X RAY POWDER DIFFRACTION;

COMPLEX MATERIALS; X-RAY FLUX;

ZEOLITES;

IRON; ZEOLITE;

ACCURACY; ARTICLE; DNA TEMPLATE; ISOTHERM; KINETICS; TEMPERATURE; THERMOGRAVIMETRY; X RAY POWDER DIFFRACTION;

EID: 0344826543     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja037229+     Document Type: Article

References (120)

1. Szostak, R. M. Molecular Sieves; Van Nostrand Reinhold: New York, 1989. Meier, W. M.; Olson, D. H.; Baerlocher, Ch. Atlas of Zeolite Structure Types; Elsevier: London, 1996. Thomas, J. M.; Bell, R. G.; Catlow, C. R. A. In Handbook of Heterogeneous Catalysis; Ertl, G., Knözinger, H., Weitkamp, J., Eds.; VCH: Weinheim, 1997; pp 286-310.
2. Szostak, R. M. Molecular Sieves; Van Nostrand Reinhold: New York, 1989. Meier, W. M.; Olson, D. H.; Baerlocher, Ch. Atlas of Zeolite Structure Types; Elsevier: London, 1996. Thomas, J. M.; Bell, R. G.; Catlow, C. R. A. In Handbook of Heterogeneous Catalysis; Ertl, G., Knözinger, H., Weitkamp, J., Eds.; VCH: Weinheim, 1997; pp 286-310.
3. Szostak, R. M. Molecular Sieves; Van Nostrand Reinhold: New York, 1989. Meier, W. M.; Olson, D. H.; Baerlocher, Ch. Atlas of Zeolite Structure Types; Elsevier: London, 1996. Thomas, J. M.; Bell, R. G.; Catlow, C. R. A. In Handbook of Heterogeneous Catalysis; Ertl, G., Knözinger, H., Weitkamp, J., Eds.; VCH: Weinheim, 1997; pp 286-310.
4. Kokotailo, G. T.; Lawton, S. L.; Olson, G. T.; Meier, W. M. Nature 1978, 272, 437.
5. Olson, G. T.; Kokotailo, G. T.; Lawton, S. L.; Meier, W. M. J. Phys. Chem. 1981, 85, 2238-2243.
6. Taramasso, M.; Perego, G.; Notari, B. U.S. Patent No. 4,410,501, 1983.
7. (a) Szostak, R.; Thomas, T. L. J. Catal. 1986, 100, 555.
8. (b) Szostak, R.; Nair, V.; Thomas, T. L. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1987, 83, 487-494.
9. Sulikowski, B. Heterog. Chem. Rev. 1996, 3, 203-268.
10. Flanigen, E. M.; Bennett, J. M.; Grose, R. W.; Cohen, J. P.; Patton, R. L. M.; Kirchner, R.; Smith. J. V. Nature 1978, 272, 512.
11. Artioli, G.; Lamberti, C.; Marra, G. L. Acta Crystallogr. B 2000, 56, 2-10.
12. Vezzalini, G.; Quartieri, S.; Galli, E.; Alberti, A.; Cruciani, G.; Kvick, A. Zeolites 1997, 19, 323-325.
13. Notari, B. Adv. Catal. 1996, 41, 253-334 and references therein.
14. (a) Clerici, G. M.; Bellussi, G.; Romano, U. J. Catal. 1991, 129, 159-167.
15. (b) Bellussi, G.; Carati, A.; Clerici, G. M.; Maddinelli, G.; Millini, R. J. Catal. 1992, 133, 220-230.
16. (c) Mantegazza, M. A.; Leofanti, G.; Petrini, G.: Padovan, M.; Zecchina. A.; Bordiga, S. Stud. Surf. Sci. Catal. 1994, 82, 541-550.
17. (d) Mantegazza, M. A.; Petrini, G; Spanò, G.; Bagatin, R.; Rivetti, F. J. Mol. Catal. A 1999, 146, 223-228.
18. (a) Millini, R.; Previdi Massara, E.; Perego, G.; Bellussi, G. J. Catal. 1992, 137, 497-503.
19. (b) Lamberti, C.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Carati, A.; Fitch, A. N.; Artioli, G.; Petrini, G.; Salvalaggio, M.; Marra, G. L. J. Catal. 1999, 183, 222-231.
20. (c) Marra, G. L.; Artioli, G.; Fitch, A. N.; Milanesio, M.; Lamberti, C. Microporous Mesoporous Mater. 2000, 40, 85-94.
21. (a) Hijar, C. A.; Jacubinas, R. M.; Eckert, J.; Henson, N. J.; Hay, P. J.; Ott, K. C. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 12157-12164.
22. (b) Henry, P. F.; Weller, M. T.; Wilson, C. C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7452-7458.
23. (c) Lamberti, C.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Artioli, G.; Marra, G. L.; Spanò, G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2204-2212.
24. Tozzola, G.; Mantegazza, M. A.; Ranghino, G.; Petrini, G.; Bordiga, S.; Ricchiardi, G.; Lamberti, C.; Zulian, R.; Zecchina, A. J. Catal. 1998, 179, 64-71.
25. Deo, G.; Turek, A. M.; Wachs, I. E.; Huybrechts, D. R. C.; Jacobs P. A. Zeolites 1993, 13, 365-373.
26. Huybrechts, D. R.; P. L. Buskens, P. L.; Jacobs, P. A. J. Mol. Catal. 1992, 71, 129-147.
27. (a) Scarano, D.; Zecchina, A.; Bordiga, S.; Geobaldo. F.; Spoto, G.; Petrini, G.; Leofanti, G.; Padovan, M.; Tozzola, G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1993. 89. 4123-4130.
28. (b) Li, C.; Xiong, G.; Xin, Q.; Liu, J.; Ying, P.: Feng, Z.; Li, J.; Yang, W.; Wang, Y.; Wang, G.; Liu, X.; Lin, M,; Wang, X.; Min, E. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2220-2222.
29. (c) Ricchiardi, G.; Damin, A.; Bordiga, S.; Lamberti, C.; Spanò, G.; Rivetti, F.; Zecchina, A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11409-11419.
30. (d) Bordiga, S.; Damin, A.; Bonino, F.; Ricchiardi, G.; Lamberti, C.; Zecchina, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2002. 41, 4734-4737.
31. (a) Bordiga, S.: Coluccia, S.; Lamberti, C.; Marchese, L.; Zecchina, A.; Boscherini, F.; Buffa, F.; Genoni, F.; Leofanti, G.; Petrini, G.; Vlaic, G. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4125-4132.
32. (b) Bordiga, S.: Boscherini, F.; Coluccia. S.; Genoni, F.; Lamberti, C.; Leofanti. G.; Marchese, L.; Petrini, G.; Vlaic, G.; Zecchina, A. Catal. Lett. 1994, 26, 195-208.
33. (c) Lamberti, C.; Bordiga, S.; Arduino, D.; Zecchina, A.; Geobaldo, F.; Spanò, G.; Genoni, F.; Petrini, G.; Carati, A.; Villain, F.; Vlaic, G. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6382-6390.
34. (d) Gleeson, D.; Sankar, G.; Catlow, C. R. A.; Thomas, J. M. Spanó, G.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Lamberti, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 4812-4817.
35. (a) Zecchina, A.; Bordiga, S.; Lamberti, C.; Ricchiardi, G.; Scarano, D. ; Petrini, G.; Leofanti, G.; Mantegazza, M. Catal. Today 1996, 32, 97-106.
36. Trong On, D.; Le Noc, L.; Bonneviot, L. Chem. Commun. 1996, 299-300.
37. (a) Bolis, V.; Bordiga, S.; Lamberti, C.; Zecchina, A.; Petrini, G.; Rivetti F.; Spanò, G. Langmuir 1999, 15, 5753-5764.
38. (b) Bolis, V.; Bordiga, S.; Lamberti, C.; Zecchina, A.; Petrini, G.; Rivetti F.; Spanò, G. Microporous Mesoporous Mater. 1999, 30. 67-76.
39. (a) Millini, R.; Perego, G. Gazz. Chim. Ital. 1996, 126, 133-140.
40. (b) Vayssilov, G. N. Catal. Rev. - Sci. Eng. 1997, 39, 209-251.
41. (a) Damin, A.; Bonino, F.; Ricchiardi, G.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Lamberti, C. J. Phys. Chem. B. 2002, 106, 7524-7526.
42. (b) Bordiga, S.; Damin, A.; Bonino, F.; Zecchina, A.; Spanò, G,; Rivetti, F.; Bolis, V.; Lamberti, C. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9892-9905.
43. (c) Bonino, F.; Damin, A.; Bordiga, S,; Lamberti, C.; Zecchina, A. Langmuir 2003, 19, 2155-2161.
44. Millini, R.; Perego, G.; Seiti, K. Stud. Surf. Sci. Catal. 1994, 84, 2123-2129.
45. (a) Damin, A.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Lamberti, C. J. Chem. Phys. 2002, 117, 226-237.
46. (b) Damin, A.; Bordiga, S.; Zecchina, A,; Doll, K.; Lamberti, C. J. Chem. Phys. 2003, 118, 10183-10194.
47. (a) de Man, A. J. M.; Sauer, J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5025-5034.
48. (b) Ricchiardi, G.; de Man, A.; Sauer, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2195-2204.
49. Sinclair, P. E.; Sankar, G.; Catlow, C. R. A.; Thomas, J. M.; Maschmeyer, T. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4232-4237.
50. Zicovich-Wilson, C. M.; Dovesi, R; Corma, A., J. Phys. Chem. B 1999, 103, 988-994.
51. Sinclair, P. E.; Catlow, C. R. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1084-1095.
52. Munakata, H.; Oumi, Y.; Miyamoto, A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3493-3501.
53. Vayssilov, G. N.; van Santen, R. A. J. Catal. 1998, 175, 170-174.
54. (a) Gubelmann, M,; Tirel, P.-J. Fr Patent. 2630735, 1988.
55. (b) Kharitonov, A. S.; Alexandrova, T. N. L.; Vostrikova. A.; Ione, K. G.; Panov, G. I. Russ. Patent 4.445.646. 1988.
56. (c) Meloni, D.; Monaci, R.; Solinas, V.; Berlier, G.; Bordiga, S.; Rossetti, I.; Oliva, C.; Fomi, L. J. Catal. 2003, 214, 169-178.
57. (a) Sobolev, V. I.; Panov, G. I.; Kharitonov, A. S.; Romannikov, V. N.; Volodin, A. M.; Ione, K. G. J. Catal. 1993, 139. 435-443.
58. (b) Dubkov, K. A.; Sobolev, V. I.; Panov, G. I. Kinet. Catal. 1998, 39, 72-79.
59. (a) Feng, X.; Hall, W. K. J. Catal. 1997, 166, 368-376.
60. (b) Lewis. D. W.: Catlow, R. A.; Sankar, J.; Carr, S. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2377-2383.
61. (c) Chen, H.-Y.; Sachtler, W. M. H. Catal. Today 1998, 42, 73-83.
62. (d) Joyner, R.; Stockenhuber, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 5963-5976.
63. (a) Marturano, P.; Kogelbauer, A.; Prins, P. J. Catal. 2000. 190, 460-468.
64. (b) Marturano, P.; Drozdová, L.; Kogelbauer, A.; Prins, R. J. Catal. 2000, 192, 236-247.
65. (a) Bordiga, S.; Buzzoni, R.; Geobaldo, F.; Lamberti, C.; Giamello, E.; Zecchina, A.; Leofanti, G.; Petrini, G.; Tozzola, G.; Vlaic, G. J. Catal. 1996, 158, 486-501.
66. (b) Geobaldo, F.; Lamberti, C.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Turnes Palomino, G.; Otero Areán, C. Catal. Lett. 1996, 42, 25-33.
67. (c) Berlier, G.; Spoto, G.; Bordiga, S.; Ricchiardi, G.; Fisicaro, P.; Zeechina, A.; Rossetti, I.; Selli, E.; Fomi, L.: Giamello, E.; Lamberti, C. J. Catal. 2002, 208, 64-71.
68. (d) Berlier, G.; Spoto. G.; Fisicaro, P.; Bordiga. S.; Zecchina, A.; Giamello, E.; Lamberti, C. Microchem. J. 2002, 71, 101-116.
69. (a) Spoto, G.; Zecchina, A.; Berlier G.; Bordiga, S.; Clerici, M. G.: Basini, L.: J. Mol. Catal. A 2000, 158. 107-114.
70. (b) Ferretti, A. M.; Oliva, C.; Fomi, L.; Berlier, G.; Zecchina, A.; Lamberti, C. J. Catal. 2002, 208, 83-88.
71. (c) Berlier, G.; Spoto, G.; Ricchiardi, G.; Bordiga, S.; Lamberti, C.; Zecchina, A. J. Mol. Catal. A 2002, 182/183, 359-366.
72. (d) Berlier, G.; Zecchina, A.; Spoto, G.; Ricchiardi, G.; Bordiga, S.; Lamberti, C. J. Catal. 2003, 215, 264-270.
73. (e) Berlier, G.; Bonino. F.: Zecchina, A.; Bordiga, S.; Lamberti, C. ChemPhysChem 2003, 4, 1073-1078.
74. Milanesio, M.; Lamberti, C.; Aiello, R.; Testa, F.; Plana, M.; Viterbo, D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9951-9953.
75. (a) Méhn, D.; Kónya, Z.; Halász J.; Nagy, J. B.; Rác, B.; Molnár, A.; Kiricsi, I. Appl. Catal., A 2002, 232, 67.
76. (b) Meretei, E.; Halász, J.; Méhn, D.; Kónya, Z.; Korányi, T. I.; Nagy, J. B.; Kiricsi, I. J. Mol. Struct. 2003, 651-653, 323-330.
77. Romannikov, V. N.; Mastikhin, V. M.: Hocěvar, S.; Crzǎj, B. Zeolites 1982, 3, 311-320.
78. Parker, L. M.; Bibby, D. M.; Patterson, J. E. Zeolites 1984, 4, 168-174.
79. Soulard, M.; Bilger, S.; Kessler, H.; Guth, J. L. Zeolites 1987, 7, 463-470.
80. Soulard, M.; Bilger, S.; Kessler, H.; Guth, J. L. Thermochim. Acta 1992, 204, 167-178.
81. Soulard, M.; Bilger, S.; Kessler, H.; Guth, J. L. Zeolites 1991, 11, 107-115
82. Bilger, S.; Soulard, M.; Kessler, H.; Guth, J. L. Zeolites 1991, 11, 784-791.
83. Nowotny, M.; Lercher, J. A.: Kessler, H. Zeolites 1991, 11, 454-459.
84. Ajot, H.; Russmann, C.; Joly, J. F.; Kessler, H. Stud. Surf. Sci. Catal. 1994, 87, 477-485.
85. Geus, E, R.; van Bekkum, H. Zeolites 1995, 15, 333-341.
86. den Exter, M. J.; van Bekkum, H.; Rijn, C. J. M.; Kapteijn, F.; Moulijn, J, A.; Schellevis, H.; Beenakker, C, I. N. Zeolites 1997, 19, 13-20.
87. Dong, J.; Lin, Y. S.; Hu, M. Z.-C.; Peascoe, R. A.; Payzant, E. P. Microporous Mesoporous Mater. 2000, 34, 241-253.
88. Pachtová, O.; Kocirik, M.; Bemauer, B.; Bauer, F. Stud. Surf. Sci. Catal. 2002, 142, 303-310.
89. Jirka, I.; Pachtová, O.; Novák, P.; Kocirik, M. Langmuir 2002, 18, 1702-1706.
90. Pachtová, O.; Kocirik, M.; Zikánová, A.; Bernauer, B,; Miachon, S.; Dalmon, J.-A. Microporous Mesoporous Mater. 2002, 55, 285-296.
91. El Hage-Al Asswad, J.; Dewaele, N.; Nagy, J. B.; Hubert, R. A.: Gabelica, Z.; Derouane. E. G.; Crea, F.; Aiello, R.; Nastro, A. Zeolites 1988, 8, 221-227.
92. Kennedy, G. A.; Clark, S. M. Thermochim. Acta 1997, 307, 27-35.
93. Hancock, J. D.; Sharp, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1972, 55, 74-77.
94. Shido, T.; Prins, R. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1998, 3, 330-335 and references therein.
95. Bellotto. M.; Gualtieri, A.; Artioli, G.; Clark. S. M. Phys. Chem. Miner. 1995, 22. 207-214.
96. (a) Norby, P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5215-5221.
97. (b) Grey, C. P.; Poshni, F. I.; Gualtieri, A. F.; Norby, P.; Hanson, J. C.; Corbin, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1981-1989.
98. (c) Gualtieri, A. F.; Norby, P.; Artioli, G.; Hanson, J. C. Microporous Mater. 1997, 9, 189-201.
99. (d) Gualtieri, A. F.; Norby, P.; Artioli, G.; Hanson, J. C. Phys. Chem. Miner. 1997, 24. 191-199.
100. Norby, P.; Poshni, F. I.; Gualtieri, A. F.; Hanson, J. C.; Grey, C. P. J. Phys. Chem. B, 1998, 102, 839-856.
101. Muncaster, G.: Sankar, G.; Catlow, C. R. A.; Thomas. J. M.; Bell, R. G.; Wright, P. A.; Coles, S.; Teat, S. J.; Clegg, W.; Reeve, W. Chem. Mater. 1999, 11, 158-163.
102. http://www.esrf.fr/exp_facilities/BM8/handbook/control.html
103. Artioli, G.; Lamberti, C.; Mara, G. L. ESRF Proposal CH-687.
104. (a) Meneghini, C.: Artioli, G.; Balerna, A.; Gualtieri, A. F.; Norby, P. ; Mobilio, S. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 1162-1166.
105. (b) Martorana, A.; Deganello, G.; Longo, A.: Deganello, F.; Liotta, L.; Macaluso, A.; Pantaleo, G.; Balerna, A.; Meneghini, C.; Mobilio, S. J. Synchrotron Radiat. 2003, 10, 177-182.
106. Larson, A. C.; Von Dreele, R. B. General Structure Analysis System (GSAS); Los Alamos National Lab. Report LAUR; 2000; pp 86-748 (http://www.ccp14.ac.uk/solution/gsas/index.html)
107. Palin, L.; Lamberti, C.; Kvick, Å.; Testa, F.; Aiello, R.; Milanesio, M.; Viterbo, D. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4034-4042.
108. 2 have been refined by a trial and error method. Technically speaking, the "FRAC" variables were constrained, employing the "set atomic parameter constraints" menu in the GSAS software.
109. TPA obtained at any T for both samples have been systematically rescaled by dividing by 1.21. Only rescaled values have been used to compute the conversion value α(T) and to represent the data reported in Figure 2.
110. (a) Bordiga, S.; Roggero, I.; Ugliengo, P.; Zecchina, A.; Bolis, V.; Artioli, G.; Buzzoni, R.; Marra, G. L.; Rivetti, F.; Spanò, G.; Lamberti, C. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2000, 3921-3929.
111. (b) Bordiga, S.; Ugliengo, P.; Damin, A.; Lamberti, C.; Spoto, G; Zecchina, A.; Spanò, G.; Buzzoni, R.; Dalloro, L.; Rivetti, F. Top. Catal. 2001, 15, 43-52.
112. (c) Bolis, V.; Busco, C.; Bordiga, S.: Ugliengo, P.; Lamberti, C.; Zecchina, A. Appl. Surf. Sci. 2002, 196, 56-70.
113. 01].
114. Fejes, P.; Kiricsi, I.; Lazar, K.; Marsi, I.; Rockenbauer, A.; Korecz, L.; Nagy, J. B.; Aiello, R.; Testa. F. Appl. Catal., A 2003, 242, 247-266.
115. 0 = 1 min.
116. Bamford, C. H.; Tipper, C. F. Comprehensive Chemical Kinetics; Elsevier: New York, 1980; pp 41-113.
117. Mazzuccato, E.; Artioli, G.; Gualtieri, A. Phys. Chem. Miner. 1999. 26, 375-381.
118. Friedman, H. J. Polym. Sci. C 1964, 6, 183-195.
119. See Table 1 in ref 55 for the possible expression for f(α), corresponding to the possible kinetic models.
120. Wegner, K.; Dong, J.; Lin, Y. S. J. Membr. Sci. 1999, 158, 17.