Low-temperature calorimetry — quo vadis?

Experimental progress in adiabatic, cryogenic calorimetry is tersely reviewed and contrasted with other techniques for heat capacity determinations in this temperature region—including DSC. Trends and prognostications of important developmente including scaling down sample size and use of adjuvant thermometry.

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Zusammenfassung Die experimentelle Entwicklung auf dem Gebiete der adiabatischen kryogenen Kalorimetrie wird kurz zusammengefaßt und anderen Techniken zur Bestimmung der Wärmekapazität in diesem Temperaturbereich — einschließlich DSC — gegenübergestellt. Trends und Prognosen werden hinsichtlich der wichtigen Entwicklungsrichtungen einschließlich Herabsetzung der Probengröße und Anwendung der Thermometrie als Aushilfe, gegeben.

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Résumé Brève mise au point sur les progrès réalisés dans le domaine expérimental en calorimétrie adiabatique à basses températures et comparaison de cette méthode avec les autres techniques de mesure de la chaleur spécifique dans ce domaine de températures — y compris la technique DSC. On donne les tendances et les prévisions sur les développements importants concernant la diminution de la taille de l'échantillon et l'utilisation de la thermométrie comme méthode auxiliaire.

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, , , . , .

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The author expresses his appreciation to the Chemical Thermodynamics Program, Chemistry Division, National Science Foundation under Contract No. CHE-77-10049 for support of the research endeavors here presented.     

Evolved gas analysis for examination of surface oxides on alloys

Temperature programmed reduction in a hydrogen flow with simultaneous evolved gas analysis was employed to determine surface oxides on oxide dispersion strengthened (ODS) nickel containing TiO₂, A1₂O₃ or Cr₂O₃ particles, and on a Ni-2OCr alloy, after exposure to air at elevated temperatures. Oxides on particles of water-atomized (WA) Ni-2OCr powder were analysed similarly. Significant differences in starting temperatures of the reaction between hydrogen and phases present in oxide layers made identification of the phases possible. NiO or NiO doped with Ti, Al or Cr are the major constituents of the scale formed on ODS Ni. NiTiO₃, NiCr₂O₄ and NiAl₂O₄ are formed as a result of a reaction between TiO₂, A1₂O₃ or Cr₂O₃ particles in the scale with NiO. The oxide layer formed on Ni-2OCr alloy consists of Cr₂O₃ and of NiO doped with Cr. Surface oxides on WA Ni-2OCr contain Cr₂O₃ and a small amount of NiO.

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Zusammenfassung Temperaturprogrammierte Reduktion im Wasserstoffstrom wurde zusammen mit gleichzeitiger Analyse des in Freiheit gesetzten Gases dazu benutzt, um Oberflächenoxide an Nickel enthaltenden TiO₂-, A1₂O₃- oder Cr₂O₃-Partikeln mit verstärkter Oxiddispersion (ODS) und an einer Ni-2OCr-Legierung nach Behandlung in Luft bei erhöhten Temperaturen zu bestimmen. Oxide auf Partikeln von wasser-zerstäubtem (WA) Ni-2OCr-Pulver wurden auf ähnliche Weise analysiert. Signifikante Unterschiede in der Starttemperatur der Reaktionen zwischen Wasserstoff und der in den Oxidschichten vorliegenden Phasen ermöglichen die Identifikation der Phasen. NiO oder mit Ti, Al oder Cr gedoptes NiO sind die Hauptbestandteile des auf ODS-Ni gebildeten Belags. NiTiO₃, NiCr₂O₄ und NiAl₂O₄ treten als Produkte der Reaktion von TiO₂-, Al₂O₃- oder Cr₂O₃-Partikeln mit NiO im Belag auf. Die auf der Ni-2OCr-Legierung gebildete Oxidschicht besteht aus Cr₂O₃ und aus mit Cr gedoptem NiO. Oberflächenoxide auf WA-Ni2OCr enthalten Cr₂O₂ und geringe Mengen an NiO.

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- , , , , , , Ni-2r, . Ni-2OCr. , , . , , , , . NiTiO₃, NiCr₂O₄ NiAl₂O₄ , , . , Ni-2r, , . Ni-2r .

     

Stabilization of silver clusters in aluminosilicate (commercial catalyst for methanol oxidation)

A new commercial low-percent silver catalyst for methanol oxidation stabilized by aluminosilicate is examined using electron microscopy, small angle X-ray scattering, X-ray diffraction and electronic diffuse reflectance spectroscopy. The catalyst proved to be a model for the state of silver clusters to be studied by various physical methods.

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, , , . .

     

High activity of MgO catalyst prepared from magnesium oxalate for the hydrogenation of butadiene

High activity of magnesium oxide prepared by thermal decomposition of magnesium oxalate for the hydrogenation of 1,3-butadiene has been examined by XPS and IR, together with the isomerization of 1-butene. XPS spectra of MgO differed from those of two other MgO catalysts. With Ar etching, the binding energies of Mg2p and 01s shift, which is related to the surface basicity. Both basic and acidic sites are responsible for hydrogenation, but isomerization proceeds only on basic sites.

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, 1,3- 1-, . MgO ; Ar 2p 1s Mg, . , , , - .

     

Thermal analysis of magnesium hydroxide

Natural brucite and two precipitated Mg(OH)₂ samples were analysed in a simultaneous TG-DTG-DSC analyser. The initial dehydroxylation temperature of natural brucite is lower than those of the precipitated samples, but the maximum and final temperatures of the former are higher than those of the latter. The maximum temperatures of individual samples obtained from DTG and DSC curves are almost the same. Heats of reaction derived from peak areas for the three samples are not exactly the same, as they are influenced by the specific surface area of the individual sample. Activation energies deduced by Freeman and Carroll's method are very different from one another. This is attributed to the difference in pressure when the sample is crimped. A linear relationship is observed between the deduced activation energy and the specific height of the DSC peak.

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Zusammenfassung Natürlicher Brucit und zwei gefällte Mg(OH)₂-Proben wurden in einem simultanen TG-DTG-DSC-Analysator geprüft. Die Anfangstemperatur der Dehydroxylierung des natürlichen Brucits ist niedriger als die der gefällten Proben, doch sind Maximal- und Endtemperaturen des ersteren höher als jene der letzteren. Die an Hand von DTG und DSC-Kurven erhaltenen Maximaltemperaturen der einzelnen Proben sind fast identisch. Die aus den Peakflächen der drei Proben errechneten Reaktionswärmen sind nicht genau dieselben, da sie von der spezifischen Peakfläche der einzelnen Proben beeinflußt werden. Die mittels der Methode von Freeman und Carroll abgeleiteten Aktivierungsenergien sind von einander sehr verschieden. Sie werden den Unterschieden im Druck bei dem Schrumpfen der Probe zugeschrieben. Ein linearer Zusammenhang zwischen der abgeleiteten Aktivierungsenergie und der spezifischen Höhe der DSC-Peaks wurde beobachtet.

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Résumé La brucite naturelle et deux échantillons de Mg(OH)₂ précipités ont été étudiés par TG-TGD et DSC simultanées. La température initiale de la déshydroxylation de la brucite naturelle est plus faible que celle des deux échantillons précipités, mais les températures maximale et finale de déshydroxylation de la brucite sont plus élevées que celles des échantillons précipités. Les chaleurs de réaction déduites de l'aire des pics DSC des trois échantillons ne sont pas exactement les mêmes, puisqu'elles sont influencées par l'état de surface des échantillons individuels. Les énergies d'activation trouvées en appliquant la méthode de Freeman et Carroll sont très différentes les unes des autres. Elles sont attribuées à la différence de pression au niveau de l'échantillon. On a observé une relation linéaire entre l'énergie d'activation déduite et la hauteur spécifique du pic DSC.

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Mg(OH)₂ -- . , , - , . - , , . , , , , . , —, , . - .

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The authors wish to thank Dr. T. C. W. Mak, Department of Chemistry, The Chinese University of Hong Kong, for taking the X-ray diffraction data.     

Cyclohexane photooxygenation by air oxygen in CH2Cl2 in the presence of chromium oxocomplex-iodosylbenzene system

Cyclohexane is oxidized by air oxygen in CH₂Cl₂ solution to yield cyclohexanol, cyclohexanone and cyclohexyl chloride when irradiated by light (>310 nm) in the presence of (Bu₄N)₂CrO₄ or (Bu₃SnO)₂CrO₂. The addition of PhIO greatly accelerates the reaction and increases the yield of products. The reaction mixture contains neither cyclohexanol nor cyclohexanone when the photoreaction in the presence of the Cr(VI)–PhIO system is carried out in argon atmosphere. Hence neither iodosylbenzene nor oxochromium compounds can be oxygen atom donors in alkane oxygenation. The accelerating effect of iodosylbenzene may be due to the enhanced oxidizing power of photo-excited oxochromium species when coordinated to iodosylbenzene.

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CH₂Cl₂ , , (>310 ) (Bu₄N)₂CrO₄ (Bu₃SnO)₂CrO₂. PhIO . Cr(VI)–PhIO , , . , ( ) . .

     

Formation of hexagonal MoO3 upon the decomposition of silica-supported ammonium paramolybdate

Upon the decomposition of silica-supported ammonium paramolybdate, hexagonal MoO₃ is formed at 300–350 °C. Irreversible transformation of hexagonal to rhombic MoO₃ is observed with increasing calcination temperature. The hexagonal MoO₃ structure is probably stabilized by the insertion of ammonium and silicon ions into the lattice of molybdenum trioxide.

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, , 300–359 °C . MoO₃ . MoO₃, , MoO₃.

     

Studies on the catalytic oxidation of propylene on ferric molybdate

Ferric molybdate is less selective in the partial oxidation of propylene than bismuth molybdate. Its catalytic behavior is similar to that observed on other transition metal molybdates. The intrafacial nature of the reaction is established through kinetic and adsorption measurements.

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, . . .

     

Dehydrogenation of tetrahydrothiophene on nickel-zeolite catalysts

Application of Y zeolites for the preparation of nickel-containing catalysts makes it possible to increase the yield of thiophene up to 55–65% at a selectivity of 70–73% (450–500°C). The activity of nickel-zeolite samples, deactivated during the reaction, is completely restored by regeneration with air at 550°C.

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Y 55–65% 70–73% (450–500°C). 550°C.

     

Catalytic properties of Ni/WS2 samples in thiophene hydrogenolysis

The interaction of diallylnickel with WS₂ produces catalysts whose activity is 10–50 times higher than that of the parent sulfide. The atomic catalytic activity referred to supported nickel is independent of the catalyst type and the sulfur removed in temperature programmed reduction.

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, WS₂ , 10–50 . , , .