Methanol-alkene reactions in zeotype acid catalysts: Insights from a descriptor-based approach and microkinetic modeling

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 12, 2014, Pages 4504-4509

  Brogaard, Rasmus Y ^a,b,d   Wang, Chuan Ming ^a,b,c   Studt, Felix ^a,b  

^a SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

^b Stanford University   (United States)

^c SHANGHAI RESEARCH INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY   (China)

^d UNIVERSITY OF OSLO   (Norway)

Author keywords

acid catalysis; alkene methylation; ammonia adsorption; density functional theory; methanol to hydrocarbon conversion; porous materials; scaling relations

Indexed keywords

ALKYLATION; AMMONIA; CATALYSIS; CATALYST ACTIVITY; ETHYLENE; GAS ADSORPTION; HYDROCARBONS; METHANOL; POROUS MATERIALS;

ACID CATALYSIS; ACID-CATALYZED REACTIONS; AMMONIA ADSORPTION; HYDROCARBON CONVERSION; MICROKINETIC MODELING; REACTIVITY DESCRIPTOR; SCALING RELATIONS; TRANSITION STATE ENERGIES;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84915751454     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs5014267     Document Type: Article

References (55)

1. Nørskov, J. K.; Abild-Pedersen, F.; Studt, F.; Bligaard, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 937-943 10.1073/pnas.1006652108
2. Greeley, J.; Jaramillo, T. F.; Bonde, J.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Mater. 2006, 5, 909-913 10.1038/nmat1752
3. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Sørensen, R. Z.; Christensen, C. H.; Nørskov, J. K. Science 2008, 320, 1320-1322 10.1126/science.1156660
4. Alayoglu, S.; Nilekar, A. U.; Mavrikakis, M.; Eichhorn, B. Nat. Mater. 2008, 7, 333-338 10.1038/nmat2156
5. Studt, F.; Sharafutdinov, I.; Abild-Pedersen, F.; Elkjær, C. F.; Hummelshøj, J. S.; Dahl, S.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Chem. 2014, 6, 320-324 10.1038/nchem.1873
6. Borges, P.; Pinto, R. R.; Lemos, M. A. N. D. A.; Védrine, J. C.; Derouane, E. G.; Ribeiro, F. R. J. Mol. Catal. A: Chem. 2005, 229, 127-135 10.1016/j.molcata.2004.11.012
7. Pidko, E. A.; van Santen, R. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4246-4249 10.1021/jp8113607
8. Katada, N.; Suzuki, K.; Noda, T.; Sastre, G.; Niwa, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19208-19217 10.1021/jp903788n
9. Niwa, M.; Suzuki, K.; Morishita, N.; Sastre, G.; Okumura, K.; Katada, N. Catal. Sci. Technol. 2013, 3, 1919-1927 10.1039/c3cy00195d
10. Macht, J.; Carr, R. T.; Iglesia, E. J. Catal. 2009, 264, 54-66 10.1016/j.jcat.2009.03.005
11. Wang, C.-M.; Brogaard, R. Y.; Weckhuysen, B. M.; Nørskov, J. K.; Studt, F. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1516-1521 10.1021/jz500482z
12. Brändle, M.; Sauer, J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1556-1570 10.1021/ja9729037
13. Kramer, G. J.; van Santen, R. A.; Emeis, C. A.; Nowak, A. K. Nature 1993, 363, 529-531 10.1038/363529a0
14. van Santen, R. A.; Kramer, G. J. Chem. Rev. 1995, 95, 637-660 10.1021/cr00035a008
15. Macht, J.; Carr, R. T.; Iglesia, E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6554-6565 10.1021/ja900829x
16. Chu, Y.; Han, B.; Fang, H.; Zheng, A.; Deng, F. Microporous Mesoporous Mater. 2012, 151, 241-249 10.1016/j.micromeso.2011.10.030
17. Jones, A. J.; Carr, R. T.; Zones, S. I.; Iglesia, E. J. Catal. 2014, 312, 58-68 10.1016/j.jcat.2014.01.007
18. Olsbye, U.; Svelle, S.; Bjørgen, M.; Beato, P.; Janssens, T. V. W.; Joensen, F.; Bordiga, S.; Lillerud, K. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5810-5831 10.1002/anie.201103657
19. Hemelsoet, K.; Van der Mynsbrugge, J.; De Wispelaere, K.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V. ChemPhysChem 2013, 14, 1526-1545 10.1002/cphc.201201023
20. Wang, C.-M.; Wang, Y.-D.; Xie, Z.-K. J. Catal. 2013, 301, 8-19 10.1016/j.jcat.2013.01.024
21. Olah, G. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 104-107 10.1002/anie.201204995
22. Baerlocher, C.; McCusker, L. B. Database of Zeolite Structures: http://www.izastructure.org/databases/.
23. Brogaard, R. Y.; Henry, R.; Schuurman, Y.; Medford, A. J.; Moses, P. G.; Beato, P.; Svelle, S.; Nørskov, J. K.; Olsbye, U. J. Catal. 2014, 314, 159-169 10.1016/j.jcat.2014.04.006
24. Mazar, M. N.; Al-Hashimi, S.; Bhan, A.; Cococcioni, M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19385-19395 10.1021/jp306003e
25. Hill, I. M.; Ng, Y. S.; Bhan, A. ACS Catal. 2012, 2, 1742-1748 10.1021/cs300317p
26. Svelle, S.; Rønning, P. O.; Kolboe, S. J. Catal. 2004, 224, 115-123 10.1016/j.jcat.2004.02.022
27. Svelle, S.; Rønning, P. O.; Olsbye, U.; Kolboe, S. J. Catal. 2005, 234, 385-400 10.1016/j.jcat.2005.06.028
28. Svelle, S.; Tuma, C.; Rozanska, X.; Kerber, T.; Sauer, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 816-825 10.1021/ja807695p
29. Van Speybroeck, V.; Van der Mynsbrugge, J.; Vandichel, M.; Hemelsoet, K.; Lesthaeghe, D.; Ghysels, A.; Marin, G. M.; Waroquier, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 888-899 10.1021/ja1073992
30. Van der Mynsgrugge, J.; De Ridder, J.; Hemelsoet, K.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 11568-11576 10.1002/chem.201301272
31. Svelle, S.; Visur, M.; Olsbye, U.; Saepurahman, S.; Bjørgen, M. Top. Catal. 2011, 54, 897-906 10.1007/s11244-011-9697-7
32. Vos, A. M.; Nulens, K. H. L.; De Proft, F.; Schoonheydt, R. A.; Geerlings, P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2026-2034 10.1021/jp014015a
33. Maihom, T.; Boekfa, B.; Sirijaraensre, J.; Nanok, T.; Probst, M.; Limtrakul, J. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6654-6662 10.1021/jp809746a
34. Van der Mynsbrugge, J.; Moors, S. L. C.; De Wispelaere, K.; Van Speybroeck, V. ChemCatChem. 2014, 6, 1906-1918 10.1002/cctc.201402146
35. Gomes, J.; Head-Gordon, M.; Bell, A. T. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 21409-21419 10.1021/jp502804q
36. Wellendorff, J.; Lundgaard, K. T.; Møgelhøj, A.; Petzold, V.; Landis, D. D.; Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Jacobsen, K. W. Phys. Rev. B 2012, 85, 235149 10.1103/PhysRevB.85.235149
37. Brogaard, R. Y.; Moses, P. G.; Nørskov, J. K. Catal. Lett. 2012, 142, 1057-1060 10.1007/s10562-012-0870-9
38. Göltl, F.; Sautet, P. J. Chem. Phys. 2014, 140, 154105 10.1063/1.4871085
39. Denayer, J. F.; Baron, G. V.; Martens, J. A.; Jacobs, P. A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3077-3081 10.1021/jp972328t
40. Ocakoglu, R. A.; Denayer, J. F. M.; Marin, G. B.; Martens, J. A.; Baron, G. V. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 398-406 10.1021/jp0264533
41. Göltl, F.; Grüneis, A.; Bucko, T.; Hafner, J. J. Chem. Phys. 2012, 137, 114111 10.1063/1.4750979
42. Eder, F.; Lercher, J. Zeolites 1998, 18, 75-81 10.1016/S0144-2449(96)00127-3
43. Medford, A. J.; Wellendorff, J.; Vojvodic, A.; Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Jacobsen, K. W.; Bligaard, T.; Nørskov, J. K. Science 2014, 345, 197-200 10.1126/science.1253486
44. Svelle, S.; Rønning, P. O.; Olsbye, U.; Kolboe, S. J. Catal. 2005, 234, 385-400 10.1016/j.jcat.2005.06.028
45. Bond, G. C.; Keane, M. A.; Kral, H.; Lercher, J. A. Catal. Rev. Sci. Eng. 2000, 42, 323-383 10.1081/CR-100100264
46. Enkovaara, J.; Rostgaard, C.; Mortensen, J. J.; Chen, J.; Duøak, M.; Ferrighi, L.; Gavnholt, J.; Glinsvad, C.; Haikola, V.; Hansen, H. A.; Kristoffersen, H. H.; Kuisma, M.; Larsen, A. H.; Lehtovaara, L.; Ljungberg, M.; Lopez-Acevedo, O.; Moses, P. G.; Ojanen, J.; Olsen, T.; Petzold, V.; Romero, N. A.; Stausholm-Møller, J.; Strange, M.; Tritsaris, G. A.; Vanin, M.; Walter, M.; Hammer, B.; Häkkinen, H.; Madsen, G. K. H.; Nieminen, R. M.; Nørskov, J. K.; Puska, M.; Rantala, T. T.; Schiøtz, J.; Thygesen, K. S.; Jacobsen, K. W. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 253202 10.1088/0953-8984/22/25/253202
47. Bahn, S. R.; Jacobsen, K. W. Comput. Sci. Eng. 2002, 4, 56-66 10.1109/5992.998641
48. Tang, W.; Sanville, E.; Henkelman, G. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 084204 10.1088/0953-8984/21/8/084204
49. Smith, L.; Cheetham, A. K.; Marchese, L.; Thomas, J. M.; Wright, P. A.; Chen, J.; Gianotti, E. Catal. Lett. 1996, 41, 13-16 10.1007/BF00811705
50. Jeanvoine, Y.; Angyán, J. G.; Kresse, G.; Hafner, J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5573-5580 10.1021/jp980341n
51. Hemelsoet, K.; Nollet, A.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 9083-9093 10.1002/chem.201100920
52. Cramer, C. J.; Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, 2 nd ed; Wiley: Chichester, U.K., 2004; Chapter 10.
53. Piccini, G.; Sauer, J. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 5038-5045 10.1021/ct4005504
54. Piccini, G.; Sauer, J. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 2479-2487 10.1021/ct500291x
55. Medford, A. J.; Sehested, J.; Rossmeisl, J.; Chorkendorff, I.; Studt, F.; Nørskov, J. K.; Moses, P. G. J. Catal. 2014, 309, 397-407 10.1016/j.jcat.2013.10.015