Mechanistic insight into the formation of acetic acid from the direct conversion of methane and carbon dioxide on zinc-modified H-ZSM-5 zeolite

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 36, 2013, Pages 13567-13573

  Wu, Jian Feng ^a   Yu, Si Min ^a   Wang, Wei David ^a   Fan, Yan Xin ^a   Bai, Shi ^a   Zhang, Chuan Wei ^b   Gao, Qiang ^b   Huang, Jun ^c   Wang, Wi ^a  

^a LANZHOU UNIVERSITY   (China)

^b LANZHOU INSTITUTE OF CHEMICAL PHYSICS   (China)

^c UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACETATE SPECIES; BUILDING BLOCKES; CATALYTIC SYSTEM; DIRECT CONVERSION; LOW TEMPERATURES; SELECTIVE TRANSFORMATION; SOLID-STATE NMR SPECTROSCOPY; USEFUL CHEMICALS;

ACETIC ACID; CARBON DIOXIDE; GREENHOUSE GASES; METHANE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PH;

ZINC;

ACETIC ACID; BRONSTED ACID; CARBON DIOXIDE; METHANE; ZEOLITE; ZINC;

ARTICLE; CARBON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; CATALYST; CHEMICAL ANALYSIS; LOW TEMPERATURE; PROTON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTON TRANSPORT; SOLID STATE;

ACETIC ACID; CARBON DIOXIDE; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; METHANE; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; ZEOLITES; ZINC;

EID: 84884182702     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja406978q     Document Type: Article

References (79)

1. Crabtree, R. H. Chem. Rev. 1995, 95, 987-1007
2. Lunsford, J. H. Catal. Today 2000, 63, 165-174
3. Olah, G. A.; Molnár, á. Hydrocarbon Chemistry, 2 nd ed.; Wiley Interscience: Hoboken, NJ, 2003.
4. Sakakura, T.; Choi, J. C.; Yasuda, H. Chem. Rev. 2007, 107, 2365-2387
5. Havran, V.; Duduković, M. P.; Lo, C. S. Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 7089-7100
6. Labinger, J. A.; Bercaw, J. E. Nature 2002, 417, 507-514
7. Song, C. S. Catal. Today 2006, 115, 2-32
8. Bergman, R. G. Nature 2007, 446, 391-393
9. Copéret, C. Chem. Rev. 2010, 110, 656-680
10. Wang, J. G.; Liu, C. J.; Zhang, Y. P.; Eliasson, B. Chem. Phys. Lett. 2003, 368, 313-318
11. Panjan, W.; Sirijaraensre, J.; Warakulwit, C.; Pantu, P.; Limtrakul, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 16588-16594
12. Zhang, R. G.; Song, L. Z.; Liu, H. Y.; Wang, B. J. Appl. Catal., A 2012, 443, 50-58
13. Kurioka, M.; Nakata, K.; Jintoku, T.; Taniguchi, Y.; Takaki, K.; Fujiwara, Y. Chem. Lett. 1995, 244
14. Fujiwara, Y.; Taniguchi, Y.; Takaki, K.; Kurioka, M.; Jintoku, T.; Kitamura, T. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 107, 275-278
15. Taniguchi, Y.; Hayashida, T.; Kitamura, T.; Fujiwara, Y. Stud. Surf. Sci. Catal. 1998, 114, 439-442
16. Nizova, G. V.; Suss-Fink, G.; Stanislas, S.; Shul'Pin, G. B. Chem. Commun. 1998, 1885-1886
17. Zerella, M.; Mukhopadhyay, S.; Bell, A. T. Org. Lett. 2003, 5, 3193-3196
18. Freund, H. J.; Wambach, J.; Seiferth, O.; Dillmann, B. WO/1996/05163A1, 1995.
19. Huang, W.; Xie, K. C.; Wang, J. P.; Gao, Z. H.; Yin, L. H.; Zhu, Q. M. J. Catal. 2001, 201, 100-104
20. Wilcox, E. M.; Roberts, G. W.; Spivey, J. J. Catal. Today 2003, 88, 83-90
21. Huang, W.; Zhang, C.; Yin, L.; Xie, K. J. Nat. Gas Chem. 2004, 13, 113-115
22. Ding, Y. H.; Huang, W.; Wang, Y. G. Fuel Process. Technol. 2007, 88, 319-324
23. Spivey, J. J.; Wilcox, E. M.; Roberts, G. W. Catal. Commun. 2008, 9, 685-689
24. Sellers, H.; Spiteri, R. J.; Perrone, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2340-2346
25. Huang, W.; Sun, W. Z.; Li, F. AlChE J. 2010, 56, 1279-1284
26. Wesendrup, R.; Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2033-2035
27. Liu, C. J.; Li, Y.; Zhang, Y. P.; Wang, Y.; Zou, J. J.; Eliasson, B.; Xue, B. Z. Chem. Lett. 2001, 1304-1305
28. Li, Y.; Liu, C. J.; Eliasson, B.; Wang, Y. Energy Fuels 2002, 16, 864-870
29. Zhang, Y. P.; Li, Y.; Wang, Y.; Liu, C. J.; Eliasson, B. Fuel Process. Technol. 2003, 83, 101-109
30. Kazansky, V. B.; Serykh, A. I.; Pidko, E. A. J. Catal. 2004, 225, 369-373
31. Kolyagin, Y. G.; Ivanova, I. I.; Ordomsky, V. V.; Gedeon, A.; Pirogov, Y. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20065-20069
32. Kolyagin, Y. G.; Ivanova, I. I.; Pirogov, Y. A. Solid State Nucl. Magn. Reson. 2009, 35, 104-112
33. Luzgin, M. V.; Rogov, V. A.; Arzumanov, S. S.; Toktarev, A. V.; Stepanov, A. G.; Parmon, V. N. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4559-4562
34. Luzgin, M. V.; Rogov, V. A.; Arzumanov, S. S.; Toktarev, A. V.; Stepanov, A. G.; Parmon, V. N. Catal. Today 2009, 144, 265-272
35. Wu, J. F.; Wang, D. W.; Xu, J.; Deng, F.; Wang, W. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 14016-14025
36. Wang, X. M.; Qi, G. D.; Xu, J.; Li, B. J.; Wang, C.; Deng, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3850-3853
37. Xu, J.; Zheng, A. M.; Wang, X. M.; Qi, G. D.; Su, J. H.; Du, J. F.; Gan, Z. H.; Wu, J. F.; Wang, W.; Deng, F. Chem. Sci. 2012, 3, 2932-2940
38. Li, L.; Li, G. D.; Yan, C.; Mu, X. Y.; Pan, X. L.; Zou, X. X.; Wang, K. X.; Chen, J. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8299-8303
39. Hammond, C.; Jenkins, R. L.; Dimitratos, N.; Lopez-Sanchez, J. A.; Ab Rahim, M. H.; Forde, M. M.; Thetford, A.; Murphy, D. M.; Hagen, H.; Stangland, E. E.; Moulijn, J. M.; Taylor, S. H.; Willock, D. J.; Hutchings, G. J. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 15735-15745
40. Hammond, C.; Forde, M. M.; Ab Rahim, M. H.; Thetford, A.; He, Q.; Jenkins, R. L.; Dimitratos, N.; Lopez-Sanchez, J. A.; Dummer, N. F.; Murphy, D. M.; Carley, A. F.; Taylor, S. H.; Willock, D. J.; Stangland, E. E.; Kang, J.; Hagen, H.; Kiely, C. J.; Hutchings, G. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5129-5133
41. Li, L.; Cai, Y. Y.; Li, G. D.; Mu, X. Y.; Wang, K. X.; Chen, J. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4702-4706
42. Starokon, E. V.; Parfenov, M. V.; Arzumanov, S. S.; Pirutko, L. V.; Stepanov, A. G.; Panov, G. I. J. Catal. 2013, 300, 47-54
43. He, J.; Xu, T.; Wang, Z.; Zhang, Q.; Deng, W.; Wang, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2438-2442
44. Choudhary, V. R.; Kinage, A. K.; Choudhary, T. V. Science 1997, 275, 1286-1288
45. Choudhary, V. R.; Mondal, K. C.; Mulla, S. A. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4381-4385
46. Groothaert, M. H.; Smeets, P. J.; Sels, B. F.; Jacobs, P. A.; Schoonheydt, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1394-1395
47. Woertink, J. S.; Smeets, P. J.; Groothaert, M. H.; Vance, M. A.; Sels, B. F.; Schoonheydt, R. A.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 18908-18913
48. Smeets, P. J.; Hadt, R. G.; Woertink, J. S.; Vanelderen, P.; Schoonheydt, R. A.; Sels, B. F.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14736-14738
49. Ma, D.; Shu, Y. Y.; Zhang, W. P.; Han, X. W.; Xu, Y. D.; Bao, X. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2928-2931
50. Liu, H. M.; Bao, X. H.; Xu, Y. D. J. Catal. 2006, 239, 441-450
51. Zheng, H.; Ma, D.; Bao, X.; Hu, J. Z.; Kwak, J. H.; Wang, Y.; Peden, C. H. F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3722-3723
52. Hunger, M.; Wang, W. Adv. Catal. 2006, 50, 149-225
53. Hunger, M. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2008, 53, 105-127
54. Wang, W.; Hunger, M. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 895-904
55. Ivanova, I. I.; Kolyagin, Y. G. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 5018-5050
56. Blasco, T. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4685-4702
57. Stepanov, A. G. Kinet. Catal. 2010, 51, 854-872
58. Zhang, W.; Xu, S.; Han, X.; Bao, X. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 192-210
59. Zhang, L.; Ren, Y.; Yue, B.; He, H. Chem. Commun. 2012, 48, 2370-2384
60. Stepanov, A. G.; Arzumanov, S. S.; Gabrienko, A. A.; Toktarev, A. V.; Parmon, V. N.; Freude, D. J. Catal. 2008, 253, 11-21
61. Lazo, N. D.; Murray, D. K.; Kieke, M. L.; Haw, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 8552-8559
62. Luzgin, M. V.; Rogov, V. A.; Kotsarenko, N. S.; Shmachkova, V. P.; Stepanov, A. G. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 10624-10629
63. Eberstadt, M.; Gemmecker, G.; Mierke, D. F.; Kessler, H. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1671-1695
64. Boudier, A.; Bromm, L. O.; Lotz, M.; Knochel, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4414-4435
65. Pu, L.; Yu, H. B. Chem. Rev. 2001, 101, 757-824
66. Mulvey, R. E. Organometallics 2006, 25, 1060-1075
67. Ochiai, H.; Jang, M.; Hirano, K.; Yorimitsu, H.; Oshima, K. Org. Lett. 2008, 10, 2681-2683
68. Kobayashi, K.; Kondo, Y. Org. Lett. 2009, 11, 2035-2037
69. Metzger, A.; Bernhardt, S.; Manolikakes, G.; Knochel, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4665-4668
70. Hunger, M. Catal. Rev.: Sci. Eng. 1997, 39, 345-393
71. Sun, M.; Abou-Hamad, E.; Rossini, A. J.; Zhang, J.; Lesage, A.; Zhu, H.; Pelletier, J.; Emsley, L.; Caps, V.; Basset, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 804-810
72. Shi, D.; Feng, Y.; Zhong, S. Catal. Today 2004, 98, 505-509
73. Jessop, P. G.; Ikariya, T.; Noyori, R. Nature 1994, 368, 231-233
74. Jessop, P. G.; Ikariya, T.; Noyori, R. Chem. Rev. 1995, 95, 259-272
75. Leitner, W. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2207-2221
76. Jessop, P. G.; Joó, F.; Tai, C.-C. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 2425-2442
77. Yu, K. M. K.; Yeung, C. M. Y.; Tsang, S. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6360-6361
78. Federsel, C.; Jackstell, R.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6254-6257
79. Wang, W.; Wang, S.; Ma, X.; Gong, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3703