Towards molecular control of elementary reactions in zeolite catalysis by advanced molecular simulations mimicking operating conditions

Catalysis Science and Technology

Volumn 6, Issue 8, 2016, Pages 2686-2705

  De Wispelaere, Kristof ^a   Bailleul, Simon ^a   Van Speybroeck, Veronique ^a  

^a GHENT UNIVERSITY   (Belgium)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALKYLATION; BENZENE REFINING; CATALYSIS; CHEMICAL INDUSTRY; FEEDSTOCKS; HYDROCARBONS; METHANOL; METHYLATION; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULES; REACTION INTERMEDIATES; TOPOLOGY; ZEOLITES;

AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS; ADVANCED MODELING TECHNIQUES; ALTERNATIVE FEEDSTOCKS; DYNAMICAL APPROACHES; EXPERIMENTAL KNOWLEDGE; KINETICS AND MECHANISM; METHANOL-TO-HYDROCARBONS; MOLECULAR SIMULATIONS;

REACTION KINETICS;

EID: 84966354963     PISSN: 20444753     EISSN: 20444761     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5cy02073e     Document Type: Article

References (125)

1. M. Guisnet and J. P. Gilson, Zeolites for Cleaner Technologies, Imperial College Press, London, 2002
2. W. Vermeiren J. P. Gilson Top. Catal. 2009 52 1131 1161
3. B. Yilmaz U. Muller Top. Catal. 2009 52 888 895
4. J. Čejka G. Centi J. Perez-Pariente W. J. Roth Catal. Today 2012 179 2 15
5. R. Chal C. Gerardin M. Bulut S. van Donk ChemCatChem 2011 3 67 81
6. P. A. Jacobs M. Dusselier B. F. Sels Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 8621 8626
7. W. J. Roth P. Nachtigall R. E. Morris J. Čejka Chem. Rev. 2014 114 4807 4837
8. M. B. J. Roeffaers G. De Cremer J. Libeert R. Ameloot P. Dedecker A. J. Bons M. Buckins J. A. Martens B. F. Sels D. E. De Vos J. Hofkens Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 9285 9289
9. B. M. Weckhuysen Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 4910 4943
10. I. L. C. Buurmans B. M. Weckhuysen Nat. Chem. 2012 4 873 886
11. V. Van Speybroeck K. De Wispelaere J. Van der Mynsbrugge M. Vandichel K. Hemelsoet M. Waroquier Chem. Soc. Rev. 2014 43 7326 7357
12. V. Van Speybroeck K. Hemelsoet L. Joos M. Waroquier R. G. Bell C. R. A. Catlow Chem. Soc. Rev. 2015 44 7044 7111
13. U. Olsbye S. Svelle M. Bjørgen P. Beato T. V. W. Janssens F. Joensen S. Bordiga K. P. Lillerud Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 5810 5831
14. J. Lefevere S. Mullens V. Meynen J. Van Noyen Chem. Pap. 2014 68 1143 1153
15. B. V. Vora, T. L. Marker, P. T. Barger, H. R. Nilsen, S. Kvisle and T. Fuglerud, in Studies in Surface Science and Catalysis, ed., M. de Pontes, R. L. Espinoza, C. P. Nicolaides, J. H. Scholtz, and, M. S. Scurrell, Elsevier, 1997, vol. 107, pp. 87-98
16. J. Q. Chen A. Bozzano B. Glover T. Fuglerud S. Kvisle Catal. Today 2005 106 103 107
17. H. Koempel and W. Liebner, in Studies in Surface Science and Catalysis, ed., F. B. Noronha, M. Schmal, E. Falabella, and, Sousa-Aguiar, Elsevier, 2007, vol. 167, pp. 261-267
18. P. Tian Y. Wei M. Ye Z. Liu ACS Catal. 2015 5 1922 1938
19. K. Hemelsoet J. Van der Mynsbrugge K. De Wispelaere M. Waroquier V. Van Speybroeck ChemPhysChem 2013 14 1526 1545
20. M. Stöcker Microporous Mesoporous Mater. 1999 29 3 48
21. S. Ilias A. Bhan ACS Catal. 2013 3 18 31
22. S. Svelle U. Olsbye F. Joensen M. Bjørgen J. Phys. Chem. C 2007 111 17981 17984
23. S. Svelle F. Joensen J. Nerlov U. Olsbye K. P. Lillerud S. Kolboe M. Bjørgen J. Am. Chem. Soc. 2006 128 14770 14771
24. M. Bjørgen F. Joensen K. P. Lillerud U. Olsbye S. Svelle Catal. Today 2009 142 90 97
25. D. Chen K. Moljord A. Holmen Microporous Mesoporous Mater. 2012 164 239 250
26. U. Olsbye S. Svelle K. P. Lillerud Z. H. Wei Y. Y. Chen J. F. Li J. G. Wang W. B. Fan Chem. Soc. Rev. 2015 44 7155 7176
27. K. P. F. Janssen G. De Cremer R. K. Neely A. V. Kubarev J. Van Loon J. A. Martens D. E. De Vos M. B. J. Roeffaers J. Hofkens Chem. Soc. Rev. 2014 43 990 1006
28. J. Van der Mynsbrugge M. Visur U. Olsbye P. Beato M. Bjørgen V. Van Speybroeck S. Svelle J. Catal. 2012 292 201 212
29. S. Svelle M. Visur U. Olsbye Saepurahman M. Bjørgen Top. Catal. 2011 54 897 906
30. P. Kumar J. W. Thybaut S. Svelle U. Olsbye G. B. Marin Ind. Eng. Chem. Res. 2013 52 1491 1507
31. P. Kumar J. W. Thybaut S. Teketel S. Svelle P. Beato U. Olsbye G. B. Marin Catal. Today 2013 215 224 232
32. R. Y. Brogaard R. Henry Y. Schuurman A. J. Medford P. G. Moses P. Beato S. Svelle J. K. Nørskov U. Olsbye J. Catal. 2014 314 159 169
33. S. M. Alwahabi G. F. Froment Ind. Eng. Chem. Res. 2004 43 5098 5111
34. J. Van der Mynsbrugge K. Hemelsoet M. Vandichel M. Waroquier V. Van Speybroeck J. Phys. Chem. C 2012 116 5499 5508
35. S. Svelle C. Tuma X. Rozanska T. Kerber J. Sauer J. Am. Chem. Soc. 2009 131 816 825
36. 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
37. G. Piccini M. Alessio J. Sauer Y. C. Zhi Y. Liu R. Kolvenbach A. Jentys J. A. Lercher J. Phys. Chem. C 2015 119 6128 6137
38. G. Piccini J. Sauer J. Chem. Theory Comput. 2013 9 5038 5045
39. T. Bučko J. Phys.: Condens. Matter 2008 20 9
40. B. Ensing A. Laio M. Parrinello M. L. Klein J. Phys. Chem. B 2005 109 6676 6687
41. L. Benco T. Bučko J. Hafner J. Catal. 2011 277 104 116
42. T. Bučko L. Benco O. Dubay C. Dellago J. Hafner J. Chem. Phys. 2009 131 11
43. T. Bučko L. Benco J. Hafner J. G. Angyan J. Catal. 2011 279 220 228
44. T. Bučko J. Hafner J. Catal. 2015 329 32 48
45. F. Göltl J. Hafner Microporous Mesoporous Mater. 2013 166 176 184
46. T. Jiang F. Göltl R. E. Bulo P. Sautet ACS Catal. 2014 4 2351 2358
47. J. Gomes M. Head-Gordon A. T. Bell J. Phys. Chem. C 2014 118 21409 21419
48. P. M. Zimmerman D. C. Tranca J. Gomes D. S. Lambrecht M. Head-Gordon A. T. Bell J. Am. Chem. Soc. 2012 134 19468 19476
49. K. De Wispelaere B. Ensing A. Ghysels E. J. Meijer V. Van Speybroeck Chem. - Eur. J. 2015 21 9385 9396
50. A. Ghysels S. L. C. Moors K. Hemelsoet K. De Wispelaere M. Waroquier G. Sastre V. Van Speybroeck J. Phys. Chem. C 2015 119 23721 23734
51. S. L. C. Moors K. De Wispelaere J. Van der Mynsbrugge M. Waroquier V. Van Speybroeck ACS Catal. 2013 3 2556 2567
52. J. Van der Mynsbrugge S. L. C. Moors K. De Wispelaere V. Van Speybroeck ChemCatChem 2014 6 1906 1918
53. M. Westgård Erichsen K. De Wispelaere K. Hemelsoet S. L. C. Moors T. Deconinck M. Waroquier S. Svelle V. Van Speybroeck U. Olsbye J. Catal. 2015 328 186 196
54. S. H. Zheng J. Pfaendtner Mol. Simul. 2015 41 55 72
55. K. De Wispelaere K. Hemelsoet M. Waroquier V. Van Speybroeck J. Catal. 2013 305 76 80
56. D. Lesthaeghe B. De Sterck V. Van Speybroeck G. B. Marin M. Waroquier Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 1311 1314
57. D. M. McCann D. Lesthaeghe P. W. Kletnieks D. R. Guenther M. J. Hayman V. Van Speybroeck M. Waroquier J. F. Haw Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 5179 5182
58. C. M. Wang Y. D. Wang Z. K. Xie Z. P. Liu J. Phys. Chem. C 2009 113 4584 4591
59. I. M. Hill S. Al Hashimi A. Bhan J. Catal. 2012 285 115 123
60. S. Svelle P. A. Ronning S. Kolboe J. Catal. 2004 224 115 123
61. S. Svelle P. O. Ronning U. Olsbye S. Kolboe J. Catal. 2005 234 385 400
62. V. Van Speybroeck K. Hemelsoet K. De Wispelaere Q. Qian J. Van der Mynsbrugge B. De Sterck B. M. Weckhuysen M. Waroquier ChemCatChem 2013 5 173 184
63. S. Al-Khattaf S. A. Ali A. M. Aitani N. Zilkova D. Kubicka J. Čejka Catal. Rev.: Sci. Eng. 2014 56 333 402
64. S. Svelle M. Bjørgen J. Phys. Chem. A 2010 114 12548 12554
65. J. Van der Mynsbrugge J. De Ridder K. Hemelsoet M. Waroquier V. Van Speybroeck Chem. - Eur. J. 2013 19 11568 11576
66. T. Maihom B. Boekfa J. Sirijaraensre T. Nanok M. Probst J. Limtrakul J. Phys. Chem. C 2009 113 6654 6662
67. H. Yamazaki H. Shima H. Imai T. Yokoi T. Tatsumi J. N. Kondo Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 1853 1856
68. I. M. Hill Y. S. Ng A. Bhan ACS Catal. 2012 2 1742 1748
69. I. Hill A. Malek A. Bhan ACS Catal. 2013 3 1992 2001
70. S. Ilias A. Bhan J. Catal. 2012 290 186 192
71. S. Svelle S. Kolboe O. Swang U. Olsbye J. Phys. Chem. B 2005 109 12874 12878
72. Y. Y. Chu X. Y. Sun X. F. Yi L. H. Ding A. M. Zheng F. Deng Catal. Sci. Technol. 2015 5 3507 3517
73. Z. M. Cui Q. Liu Z. Ma S. W. Bian W. G. Song J. Catal. 2008 258 83 86
74. J. Z. Li Y. X. Wei G. Y. Liu Y. Qi P. Tian B. Li Y. L. He Z. M. Liu Catal. Today 2011 171 221 228
75. J. Z. Li Y. X. Wei Y. Qi P. Tian B. Li Y. L. He F. X. Chang X. D. Sun Z. M. Liu Catal. Today 2011 164 288 292
76. S. Teketel U. Olsbye K. P. Lillerud P. Beato S. Svelle Microporous Mesoporous Mater. 2010 136 33 41
77. S. Teketel W. Skistad S. Benard U. Olsbye K. P. Lillerud P. Beato S. Svelle ACS Catal. 2012 2 26 37
78. S. Teketel S. Svelle K. P. Lillerud U. Olsbye ChemCatChem 2009 1 78 81
79. B. P. C. Hereijgers F. Bleken M. H. Nilsen S. Svelle K. P. Lillerud M. Bjørgen B. M. Weckhuysen U. Olsbye J. Catal. 2009 264 77 87
80. M. Bjørgen S. Akyalcin U. Olsbye S. Benard S. Kolboe S. Svelle J. Catal. 2010 275 170 180
81. M. Bjørgen U. Olsbye D. Petersen S. Kolboe J. Catal. 2004 221 1 10
82. M. Westgård Erichsen S. Svelle U. Olsbye Catal. Today 2013 215 216 223
83. C. Wang B. Li Y. Wang Z. Xie J. Energy Chem. 2013 22 914 918
84. A. F. Combariza G. Sastre A. Corma J. Phys. Chem. C 2011 115 875 884
85. Database of zeolite structures, http://www.iza-structure.org/databases/
86. F. Bleken M. Bjørgen L. Palumbo S. Bordiga S. Svelle K. P. Lillerud U. Olsbye Top. Catal. 2009 52 218 228
87. M. Westgård Erichsen S. Svelle U. Olsbye J. Catal. 2013 298 94 101
88. X. Y. Sun S. Mueller Y. Liu H. Shi G. L. Haller M. Sanchez-Sanchez A. C. van Veen J. A. Lercher J. Catal. 2014 317 185 197
89. E. Borodina F. Meirer I. Lezcano-González M. Mokhtar A. M. Asiri S. A. Al-Thabaiti S. N. Basahel J. Ruiz-Martínez B. M. Weckhuysen ACS Catal. 2015 5 992 1003
90. J. H. Ahn B. Temel E. Iglesia Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 3814 3816
91. D. A. Simonetti J. H. Ahn E. Iglesia J. Catal. 2011 277 173 195
92. A. J. Jones E. Iglesia Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 12177 12181
93. R. Gounder E. Iglesia Acc. Chem. Res. 2012 45 229 238
94. J. A. Brennan, S. J. Lucki and H. J. Schoennagel, Catalysts for the conversion of methanol to ethylene plus gasoline, US Pat., 4480145, 1984
95. W. W. Kaeding and S. A. Butter, Conversion of methanol and dimethyl ether, US Pat., 3911041, 1975
96. A. N. Mlinar P. M. Zimmerman F. E. Celik M. Head-Gordon A. T. Bell J. Catal. 2012 288 65 73
97. J. Hutter M. Iannuzzi F. Schiffmann J. VandeVondele Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2014 4 15 25
98. J. VandeVondele M. Krack F. Mohamed M. Parrinello T. Chassaing J. Hutter Comput. Phys. Commun. 2005 167 103 128
99. G. Lippert J. Hutter M. Parrinello Theor. Chem. Acc. 1999 103 124 140
100. G. Lippert J. Hutter M. Parrinello Mol. Phys. 1997 92 477 487
101. K. Yang J. J. Zheng Y. Zhao D. G. Truhlar J. Chem. Phys. 2010 132 10
102. S. Goedecker M. Teter J. Hutter Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996 54 1703 1710
103. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 19
104. D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulations, Academic press, Elsevier, 2nd edn, 2002
105. G. J. Martyna D. J. Tobias M. L. Klein J. Chem. Phys. 1994 101 4177 4189
106. A. Laio F. L. Gervasio Rep. Prog. Phys. 2008 71 22
107. P. Tiwary M. Parrinello Phys. Rev. Lett. 2013 111 5
108. L. Goerigk S. Grimme Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 6670 6688
109. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Phys. Chem. C 2008 112 6860 6868
110. Y. Zhao D. G. Truhlar Theor. Chem. Acc. 2008 120 215 241
111. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Chem. Theory Comput. 2008 4 1849 1868
112. Y. Zhao D. G. Truhlar Acc. Chem. Res. 2008 41 157 167
113. J. D. Chai M. Head-Gordon Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 6615 6620
114. J. Wellendorff K. T. Lundgaard A. Møgelhøj V. Petzold D. D. Landis J. K. Nørskov T. Bligaard K. W. Jacobsen Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012 85 235149
115. S. B. McCullen P. T. Reischman D. H. Olson Zeolites 1993 13 640 644
116. C. O. Arean M. R. Delgado P. Nachtigall H. V. Thang M. Rubes R. Bulanek P. Chlubna-Eliasova Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 10129 10141
117. E. G. Derouane J. C. Vedrine R. R. Pinto P. M. Borges L. Costa M. Lemos F. Lemos F. R. Ribeiro Catal. Rev.: Sci. Eng. 2013 55 454 515
118. C. Lo C. A. Giurumescu R. Radhakrishnan B. L. Trout Mol. Phys. 2004 102 281 288
119. J. Sauer, M. Sierka and F. Haase, in Transitions State Modeling for Catalysis, ed., K. Morokuma, and, D. G. Truhlar, American Chemical Society, Washington DC, 1999, pp. 358-367
120. F. Haase J. Sauer J. Hutter Chem. Phys. Lett. 1997 266 397 402
121. J. D. Gale R. Shah M. C. Payne I. Stich K. Terakura Catal. Today 1999 50 525 532
122. I. Stich J. D. Gale K. Terakura M. C. Payne J. Am. Chem. Soc. 1999 121 3292 3302
123. F. Göltl A. Gruneis T. Bučko J. Hafner J. Chem. Phys. 2012 137 17
124. J. Macht R. T. Carr E. Iglesia J. Am. Chem. Soc. 2009 131 6554 6565
125. Q. Wang Z. M. Cui C. Y. Cao W. G. Song J. Phys. Chem. C 2011 115 24987 24992