Enthalpy and entropy barriers explain the effects of topology on the kinetics of zeolite-catalyzed reactions

Chemistry - A European Journal

Volumn 19, Issue 35, 2013, Pages 11568-11576

  Van Der Mynsbrugge, Jeroen ^a,b   De Ridder, Jeroen ^a   Hemelsoet, Karen ^a,b   Waroquier, Michel ^a,b   Van Speybroeck, Veronique ^a,b  

^a GHENT UNIVERSITY   (Belgium)

^b QCMM Alliance   (Belgium)

Author keywords

ab initio calculations; chemical kinetics; density functional calculations; methylation; zeolites

Indexed keywords

AB INITIO CALCULATIONS; CAGE LIKES; ELEMENTARY STEPS; ENTROPIC CONTRIBUTIONS; ENTROPY LOSS; H-ZSM-5; ZEOLITE CATALYST; ZEOLITE PORES;

BUTENES; CATALYSIS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENERGY BARRIERS; ENTHALPY; ENTROPY; ETHYLENE; FREE ENERGY; KINETICS; METHYLATION; PROPYLENE; REACTION INTERMEDIATES; REACTION KINETICS; STABILIZATION; TOPOLOGY; ZEOLITES;

ALKYLATION;

EID: 84882832927     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.201301272     Document Type: Article

References (63)

1. M. Guisnet, J. P. Gilson, Zeolites for Cleaner Technologies, Imperial College Press, London 2002.
2. Z.-M. Cui, Q. Liu, W.-G. Song, L.-J. Wan, Angew. Chem. 2006, 118, 6662-6665
3. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 6512-6515.
4. S. Teketel, S. Svelle, K.-P. Lillerud, U. Olsbye, ChemCatChem 2009, 1, 78-81.
5. S. Teketel, U. Olsbye, K.-P. Lillerud, P. Beato, S. Svelle, Microporous Mesoporous Mater. 2010, 136, 33-41.
6. S. Teketel, W. Skistad, S. Benard, U. Olsbye, K. P. Lillerud, P. Beato, S. Svelle, ACS Catal. 2012, 2, 26-37.
7. Y. Kumita, J. Gascon, E. Stavitski, J. a. Moulijn, F. Kapteijn, Appl. Catal. A 2011, 391, 234-243.
8. Z. Zhu, M. Hartmann, L. Kevan, Chem. Mater. 2000, 12, 2781-2787.
9. A. T. Aguayo, A. G. Gayubo, R. Vivanco, M. Olazar, J. Bilbao, Appl. Catal. A 2005, 283, 197-207.
10. W. Dai, X. Wang, G. Wu, N. Guan, M. Hunger, L. Li, ACS Catal. 2011, 1, 292-299.
11. U. Olsbye, S. Svelle, M. Bjørgen, P. Beato, T. V. W. Janssens, F. Joensen, S. Bordiga, K. P. Lillerud, Angew. Chem. 2012, 124, 5910-5933
12. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5810-5831.
13. K. Hemelsoet, J. Van der Mynsbrugge, K. De Wispelaere, M. Waroquier, V. Van Speybroeck, ChemPhysChem. 2013, 14, 1526-1545.
14. S. Ilias, A. Bhan, ACS Catal. 2013, 3, 18-31.
15. I. M. Dahl, S. Kolboe, Catal. Lett. 1993, 20, 329-336.
16. J. F. Haw, W. Song, D. M. Marcus, J. B. Nicholas, Acc. Chem. Res. 2003, 36, 317-326.
17. B. Arstad, S. Kolboe, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8137-8138.
18. M. Bjørgen, U. Olsbye, S. Svelle, S. Kolboe, Catal. Lett. 2004, 93, 37-40.
19. S. Svelle, F. Joensen, J. Nerlov, U. Olsbye, K.-P. Lillerud, S. Kolboe, M. Bjørgen, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14770-14771.
20. M. Bjørgen, S. Svelle, F. Joensen, J. Nerlov, S. Kolboe, F. Bonino, L. Palumbo, S. Bordiga, U. Olsbye, J. Catal. 2007, 249, 195-207.
21. D. Lesthaeghe, B. De Sterck, V. Van Speybroeck, G. B. Marin, M. Waroquier, Angew. Chem. 2007, 119, 1333-1336
22. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1311-1314.
23. D. Lesthaeghe, V. Van Speybroeck, M. Waroquier, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 5222-5226.
24. D. M. McCann, D. Lesthaeghe, P. W. W. Kletnieks, D. R. R. Guenther, M. J. J. Hayman, V. Van Speybroeck, M. Waroquier, J. F. F. Haw, Angew. Chem. 2008, 120, 5257-5260
25. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5179-5182.
26. D. Lesthaeghe, A. Horre, M. Waroquier, G. B. Marin, V. Van Speybroeck, Chem. Eur. J. 2009, 15, 10803-10808.
27. D. Lesthaeghe, J. Van der Mynsbrugge, M. Vandichel, M. Waroquier, V. Van Speybroeck, ChemCatChem 2011, 3, 208-212.
28. S. Svelle, P. O. Rønning, S. Kolboe, J. Catal. 2004, 224, 115-123.
29. S. Svelle, P. Rønning, U. Olsbye, S. Kolboe, P. O. Rønning, J. Catal. 2005, 234, 385-400.
30. S. Svelle, C. Tuma, X. Rozanska, T. Kerber, J. Sauer, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 816-825.
31. V. Van Speybroeck, J. Van der Mynsbrugge, M. Vandichel, K. Hemelsoet, D. Lesthaeghe, A. Ghysels, G. B. Marin, M. Waroquier, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 888-899.
32. J. Van der Mynsbrugge, M. Visur, U. Olsbye, P. Beato, M. Bjørgen, V. Van Speybroeck, S. Svelle, J. Catal. 2012, 292, 201-212.
33. I. M. Hill, S. A. Hashimi, A. Bhan, J. Catal. 2012, 285, 115-123.
34. I. M. Hill, S. A. Hashimi, A. Bhan, J. Catal. 2012, 291, 155-157.
35. I. M. Hill, Y. S. Ng, A. Bhan, ACS Catal. 2012, 2, 1742-1748.
36. Structure Commission of the International Zeolite Association (IZA-SC), Database of Zeolite Structures, http://www.iza-structure.org/databases/.
37. J. Dědeček, D. Kaucký, B. Wichterlová, Chem. Commun. 2001, 970-971.
38. S. Sklenak, J. Dědeček, C. Li, B. Wichterlová, V. Gábová, M. Sierka, J. Sauer, Angew. Chem. 2007, 119, 7424-7427
39. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7286-7289.
40. S. Sklenak, J. Dedeček, C. Li, B. Wichterlová, V. Gábová, M. Sierka, J. Sauer, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1237-1247.
41. S. Svelle, M. Visur, U. Olsbye, M. Bjørgen, Top. Catal. 2011, 54, 897-906.
42. T. Maihom, B. Boekfa, J. Sirijaraensre, T. Nanok, M. Probst, J. Limtrakul, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6654-6662.
43. S. Saepurahman, M. Visur, U. Olsbye, M. Bjørgen, S. Svelle, Top. Catal. 2011, 54, 1293-1301.
44. G. C. Bond, M. A. Keane, H. Kral, J. A. Lercher, Catal. Rev. Sci. Eng. 2000, 42, 323-383.
45. R. Shah, M. C. Payne, M. H. Lee, J. D. Gale, Science 1996, 271, 1395-1397.
46. R. Shah, J. D. J. D. Gale, M. C. Payne, J. Phys. Chem. 1996, 100, 11688-11697.
47. F. Haase, J. Sauer, J. Hutter, Chem. Phys. Lett. 1997, 266, 397-402.
48. V. V. Mihaleva, R. A. van Santen, A. P. J. Jansen, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6874-6879.
49. F. Haase, J. Sauer, Microporous Mesoporous Mater. 2000, 35-6, 379-385.
50. C. M. Nguyen, M.-F. Reyniers, G. B. Marin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9481-9493.
51. R. Shah, J. D. Gale, M. C. Payne, Chem. Commun. 1997, 131-132.
52. I. Stich, J. D. Gale, K. Terakura, M. C. Payne, Chem. Phys. Lett. 1998, 283, 402-408.
53. C.-C. Lee, R. J. Gorte, W. E. Farneth, J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3811-3817.
54. J. Van der Mynsbrugge, K. Hemelsoet, M. Vandichel, M. Waroquier, V. Van Speybroeck, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 5499-5508.
55. J. T. Fermann, T. Moniz, O. Kiowski, T. J. McIntire, S. M. Auerbach, T. Vreven, M. J. Frisch, J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 1232-1239.
56. J.-D. Chai, M. Head-Gordon, Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615-6620.
57. L. Goerigk, S. Grimme, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 6670-6688.
58. Gaussian 03, Revision E.01, Gaussian 03 (Revision D.02), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.
59. Gaussian 09 Revision A.02, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian, Inc. Wallingford CT, 2009.
60. CMM Software, http://molmod.ugent.be/software/.
61. T. Verstraelen, V. Van Speybroeck, M. Waroquier, J. Chem. Inf. Model. 2008, 48, 1530-1541.
62. A. Ghysels, T. Verstraelen, K. Hemelsoet, V. Van Speybroeck, M. Waroquier, J. Chem. Inf. Model. 2010, 50, 1736-1750.
63. D. A. McQuarrie, Statistical Mechanics, University Science Books, Sausalito, CA 2000.