Modeling of the supported ionic liquid phase catalysis: = Modellierung katalysierter Reaktionen in geträgerten Ionischen Flüssigkeiten
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2013
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CONTENTS I
CONTENTS
CONTENTS I
SYMBOL INDEX ILL
ABSTRACT VIII
KURZFASSUNG IX
1 INTRODUCTION 1
1.1 STATE O F KNOWLEDGE 1
1.1.1 SUPPORTED IONIC LIQUID PHASE CATALYST SYSTEMS 1
1.1.2 CONDUCTOR-LIKE SCREENING MODEL FOR REAL SOLVENTS USED FOR IONIC
LIQUIDS 2
1.2 MOTIVATION A N D TOPIC O F T H E THESIS 3
2 THEORETICAL SECTION 4
2.1 IONIC LIQUIDS A N D SUPPORTED IONIC LIQUIDS 4
2.2 THERMODYNAMIC EQUILIBRIUM 6
2.2.1 GAS PHASE FUGACITY 6
2.2.2 LIQUID PHASE FUGACITY 7
2.3 CONDUCTOR-LIKE SCREENING MODEL F O R REAL SOLVENTS 9
2.3.1 Q U A N T U M CHEMISTRY A N D COSMO 9
2.3.2 STATISTICAL THERMODYNAMICS USING COSMO-RS 12
2.4 CHEMICAL REACTIONS 12
2.4.1 REACTION EQUILIBRIUM 1 3
2.4.2 REACTION KINETICS 1 3
2.4.3 REACTOR MODELS 1 4
3 M E T H O D S 1 6
3.1 GAS SOLUBILITY M E A S U R E M E N T S 16
3.1.1 MAGNETIC SUSPENSION BALANCE 16
3.1.2 ISOCHORIC SOLUBILITY CELL 1 9
3.2 DATA PREDICTION 2 2
3.2.1 GENERATION O F T H E MOLECULAR STRUCTURE A N D CONFORMATIONAL
SEARCH 2 2
3.2.2 DFT CALCULATION 2 2
3.2.3 COSMO-RS CALCULATION 2 4
3.3 KINETIC M E A S U R E M E N T O F T H E P R O P E N E HYDROGENATION
2 5
3.3.1 EXPERIMENTAL SETUP A N D PROCEDURE 2 6
3.3.2 DATA REDUCTION A N D ERROR ANALYSIS 2 8
4 SOLUBILITY M E A S U R E M E N T A N D PREDICTION 3 0
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IMAGE 2
II CONTENTS
4.1 EXPERIMENTAL D A T A 3 0
4.1.1 PROPANE 3 0
4.1.2 PROPENE 3 4
4.1.3 HYDROGEN 4 0
4.1.4 SUMMARIZING CONSIDERATIONS O F T H E SOLUBILITY M E A S U R E M E
N T S 4 2
4.2 SOLUBILITY PREDICTION WITH COSMO-RS 4 4
4.2.1 GENERAL ASPECTS O F T H E SOLUBILITY PREDICTION 4 5
4.2.2 ALKANES, ALKENES A N D ALKYNES 4 5
4.2.3 ALCOHOLS, ALDEHYDES A N D KETONES 4 9
4.2.4 CYCLIC HYDROCARBONS 5 2
4.2.5 CONTRASTING CONSIDERATIONS O F COSMO-RS PREDICTIONS FOR
HYDROCARBON IL SYSTEMS.... 5 5
4.2.6 HYDROGEN 6 1
5 REACTION MODELING 6 6
5.1 DERIVATION O F T H E THERMODYNAMIC KINETIC MODELING APPROACH 6 6
5.2 HYDROGENATION O F P R O P E N E 6 8
5.2.1 VALIDATION O F T H E GAS P H A S E DESCRIPTION 6 8
5.2.2 BSTR-EXPERIMENTS A N D MODELING 7 1
5.2.3 ACTIVATION ENERGY FROM T H E TKM 7 9
5.2.4 FREQUENCY FACTOR FROM T H E TKM 8 0
5.3 HYDROFORMYLATION O F 1-BUTENE 8 2
5.3.1 IL-SCREENING 8 4
5.3.2 COMPARISON WITH EXPERIMENTAL D A T A 8 4
5.3.3 FREQUENCY FACTOR CORRELATION 8 6
6 CONCLUSIONS 8 9
7 OUTLOOK 9 1
7.1 ELECTROCHEMICAL M E A S U R E M E N T O F HYDROGEN SOLUBILITY IN IL
9 1
7.2 SOLUBILITY PREDICTION WITH COSMO-RS 9 2
7.3 EXTENSION O F T H E TKM 9 3
8 BIBLIOGRAPHY 9 4
APPENDIX A: CHEMICALS A 1
APPENDIX B: CONFORMER S U M M A R Y FOR COSMO-RS A3
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