Der Einfluss der Temperaturführung auf die Kinetische Auswertung Nichtisothermer Reaktionen

Zusammenfassung Das Problem der rationellen Lösung des Zeitintegrals stand bei der kinetischen Auswertung nichtisothermer Prozesse häufig zur Diskussion. Nun werden für lineare und nichtlineare Aufheizung gemäß dT/dt=Q·T_b mitb von 4 bis –2 Auswerteverfahren vorgestellt, die in jedem Fall eine vollständige Korrektur derjenigen kinetischen Parameter gestatteten, die durch linearisierte Auswertung erhalten worden sind. Diese Methode der vollständigen Exponentialintegrale zeigt, daß eine klare Abstufung nach dem Typ der Aufheizung besteht. Die notwendigen Korrekturen fürb=1, 2 und 3 sind kleiner als fürb=0 d.h. für lineare Aufheizung. Die vier Korrekturtabellen sind für Verfahren der kinetischen Analyse anwendbar, denen ein Aktivierungsansatz nach Arrhenius bzw. Eyring zugrunde liegt. Die Realisierung nichtlinearer Aufheizprogramme wird empfohlen.

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The problems of rational solution of the time integral in kinetical evaluation of nonisothermal processes have often been discussed. Evaluation procedures are now presented for linear and nonlinear heating according to dT/dt=Q·T^b, withb between 4, and –2. In every case a complete correction of the kinetical parameters is possible if they are obtained by linearized plotting. This method of complete exponential integrals shows a clear graduation with the type of heating function. The corrections necessary forb=1, 2 and 3 are less than those forb=0, i.e. linear heating. Four tables of correction values are applicable to all procedures of kinetical analysis which are based on activation parameters from the Arrhenius or Eyring equations. Nonlinear heating programmes are recommended.

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Résumé On a souvent discuté les problèmes soulevés par la solution rationnelle de l'intégrale du temps dans l'évaluation cinétique des processus non-isothermes. On présente ici des méthodes d'évaluation dans le cas de chauffages linéaire et non-linéaire, selon dT/dt=Q·T^b avecb entre 4 et –2. Une correction complète des paramètres cinétiques est possible dans tous les cas, si ceux-ci ont été obtenus par des fonctions linéarisées. Cette méthode d'intégration complète des exponentielles montre une graduation nette selon le type de la fonction du chauffage. La correction nécessaire pourb=1, 2 et 3 est inférieure à celle pourb=0, c'est-à-dire pour le chauffage linéaire. Quatre tables de correction basées sur les paramètres d'activation des équations d'Arrhenius et respectivement d'Eyring peuvent être appliquées à tous les procédés de l'analyse cinétique. On recommande de réaliser des programmes de chauffage non-linéaires.

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. , dT/t=Q. ^b 4 -2. , . . , b=1, 2 3, b= . . . , , , . .

     

Kinetics and mechanism of oxidative dehydrodimerization of toluene on Pb?Sn oxide catalyst

A stepwise mechanism is suggested for the oxidative dehydrodimerization of toluene on Pb–Sn oxide catalyst, which is consistent with the observed kinetics. The slow step is the interaction of toluene with the catalyst surface leading to the formation of benzyl species.

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, . , , .

     

Time dependence of the rate constant in the free radical oxidation in solid phase

ESR studies of oxidation kinetics of ethyl and dimethylpentyl radicals have been performed in glassy deuterium-containing alcohols, toluene-d₈ and in glassy 2,4-dimethylpentane-h₁₆, respectively. The kinetics is interpreted by assuming time-dependent reaction rate constant.

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, -d₈ 2,4--h₁₆. .

     

FTIR investigation of the structure of vanadium oxides on ZrO2 and oxidation of toluene on it

The oxidation of toluene has been studied on V₂O₅/ZrO₂ by both FTIR spectroscopy and pulse method. The results suggest that Lewis-acidic sites play a significant role in the formation of benzaldehyde from toluene.

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V₂O₅/ZrO₂ - , . .

     

Heterogeneous catalytic oxidation of ethanol: A new process for acetic acid

ESR investigations on ZnO doped with various amounts of -Al₂O₃ thermally treated, are reported. Experimental data are related to the electronic structure of ZnO--Al₂O₃ and to desulfurization specific activity for natural gas.

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ZnO, -Al₂O₃. ZnO/-Al₂O₃ .

     

On the compositions and strengths of charge-transfer complexes

The compositions of charge-transfer complexes of urea and thiourea with some aromatic hydrocarbons (naphthalene, anthracene, phenanthrene and biphenyl) have been established through phase diagram studies. The enthalpies and entropies of fusion of these complexes have been estimated by differential scanning calorimetry. It is observed that the relative stabilities of the solid-state charge-transfer complexes in the donor-acceptor systems studied cannot be predicted from the areas under the curves of the congruent compounds in the phase diagrams.

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Zusammenfassung Die Zusammensetzung von Donator-Akzeptor-Komplexen von Harnstoff und Thioharnstoff mit einigen aromatischen Kohlenwasserstoffen, nämlich Naphthalin, Anthracen, Phenanthren und Biphenyl, wurde durch Phasendiagrammuntersuchungen ermittelt. Schmelzenthalpie und -entropie dieser Komplexe wurden mittels DSC bestimmt. Es wurde festgestellt, daß die relative Stabilität der festen Donator-Akzeptor-Komplexe nicht aus der Fläche unter der Kurve im Phasendiagramm der kongruenten Verbindungen vorausgesagt werden kann.

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() , , , . . , - , .

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One of the authors (R.S.) is grateful to I.C.A.R. (India) for financial assistance.     

Effect of vanadium content on the character of acidic sites on V2O5/Al2O3 catalysts

By IR spectroscopy and TPD the effect of vanadium content on the relative proportion of strongly acidic sites of V₂O₅/Al₂O₃ catalyst was studied.

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- - V₂O₅/Al₂O₃.

     

Thermoanalytical investigations of some industrial wastes produced in steel works

The experiments involves three types of industrial wastes produced by iron works, which create serious hazards to the natural environment: (1) paint-shop sludge, (2) oil-polluted diatomite, and (3) oil-polluted scale. The choice of an appropriate and safe storage method should be based on extensive physicochemical examination.DTA, in combination with other data, allows characterization of the combustible properties of wastes. Thermoanalytical measurements were carried out in a dynamic air atmosphere. Enthalpy values were calculated from peak areas of DTA curves. Thermoanalytical data were compared with calorimetric results obtained with an oxygen bomb.

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Zusammenfassung Drei Arten industrieller Abtälle eines Stahlwerks, die schwere Umweltbelastungen darstellen, wurden untersucht: (1) Lackiererei-Schlamm, (2) ölhaltiger Diatomit, (3) ölhaltiger Kesselstein. Geeignete sichere Deponien setzen ausführliche physikalisch-chemische Untersuchungen voraus. DTA in Kombination mit anderen Untersuchungen erlaubt die Charakterisierung der Verbrennungseigenschaften der Abfälle. Die thermoanalytischen Untersuchungen erfolgten im Luftstrom, die Verbrennungswärmen wurden aus den DTA-peak-Flächen berechnet. Die Ergebnisse werden mit denen kalorimetrischer Messungen in einer Sauerstoffbombe verglichen.

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- , . , . , - . . . . , .

     

Simple catalytic mechanism permitting a multiplicity of catalyst steady states

The conditions of the existence of several steady states for a three-step mechanism, viz. a catalytic trigger (consecutive), are discussed.

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- ().

     

Thermal properties of poly-N-vinylcarbazole derivatives

Thermal studies were carried out on some products of chemical modification of poly-N-vinylcarbazole (PNVC). The effect of a substituent introduced into the carbazole ring on the thermal stability of the polymers was investigated. The kinetic parameters of the thermal degradation process were computed.

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Zusammenfassung An chemisch modifizierten Produkten von Poly-N-Vinylkarbazol (PNVC) wurden thermische Untersuchungen durchgeführt, sowie der Effekt eines in den Karbazolring eingeführten Substituenten auf die thermische Stabilität des Polymers untersucht. Weiterhin wurden die kinetischen Parameter des Zersetzungsprozesses errechnet.

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. .

     

Simultaneous measurement of thermal properties in ferroelectric crystals

Simultaneous measurement of the influence of the electric field on specific heat, thermal conductivity and pyroelectric coefficient is described as a summary of previous papers. From these coefficients, which are determined by means of a flux calorimeter, the behaviour of other properties, such as thermal diffusivity and electrocaloric coefficient, is deduced.The data are compared with the findings obtained by other authors with traditional methods.

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Zusammenfassung In Zusammenfassung vorhergehender Arbeiten wurde die simultane Messung des Einflusses von elektrischen Feldern auf spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und pyroelektrischen Koeffizienten beschrieben. Auf Grundlage dieser Konstanten, die mittels eines Fluxkalorimeters bestimmt wurden, konnte das Verhalten anderer Eigenschaften wie z. B. thermische Diffusionskonstante und elektrokalorischer Koeffizient abgeleitet werden. Die Daten wurden mit durch herkömmliche Methoden erhaltenen Ergebnissen anderer Autoren verglichen.

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, . , , , . , .

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This work has been supported by the Spanish C.A.I.C. y T.     

Effect of mechanical activation on the catalytic, physical and chemical properties of copper oxide

Mechano-chemical activation of copper oxide powders leads to structural disordering of the near-surface layers of particles and, thus, to considerable variations in the catalytic properties of copper oxide.

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, , .

     

Glass transition and crystallization effects demonstrated by thermal analysis of liquid-quenched ternary glasses Te80Ge20−xA x V (AV=Sb,Bi)

In DSC studies of liquid-quenched ternary chalcogenide glasses Te₈₀Ge_20–xA _x ^V (A^V=Sb, Bi), the characteristic temperatures (glass transition and crystallization temperatures) were determined. Changes in the thermal stabilities of these glasses, depending on the element A (Sb, Bi) from group V of the periodic table and on its content in the alloy were evaluated. Moreover, the effect of changes in the glass composition on the glass formation ability expressed by the parameter K_g1 was determined.

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Zusammenfassung In DSC-Untersuchungen abgeschreckter ternärer Chalkogenidgläser des Typs Te₈₀Ge_20–xA _x ^v (A^x=Sb, Bi) wurden die charakteristischen Temperaturen (die GlasÜbergangs- und Kristallisationstemperaturen) bestimmt. Die Änderungen der Thermostabilität dieser Gläser wurden in Abhängigkeit von dem Element A (=Sb, Bi) aus der V Gruppe der Periodensystems und von seinem Gehalt in der Legierung ausgewertet. Ausserdem wurde der Einfluß der Änderungen in der Glaszusammensetzung auf die Glasbildungsfähigkeit, ausgedrückt durch den Parameter K_g1, bestimmt.

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Résumé On a déterminé par analyse calorimétrique différentielle (DSC) les températures caractéristiques (températures de transition vitreuse et de cristallisation), des verres ternaires à chalcogénures formés par trempe à partir du liquide, du type Te₈₀Ge_20–xA _x ^v (A^v=Sb, Bi). On a évalué la variation de la stabilité thermique de ces verres en fonction de l'élément A (=Sb, Bi) du Vème groupe du tableau périodique et de sa teneur dans l'alliage. De plus, on a déterminé l'effet des variations de la composition du verre sur la capacité de formation du verre qui s'exprime par le paramètreK _g1.

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Te₈₀Ge_20–xA _x ^v (A^v=Sb, Bi), , . A(=Sb,Bi) . , K _gl, .

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Research supported by the U. S. National Science Foundation under Grant No. GF 421 76     

Effect of acid-base properties of oxide catalysts in the oxidative dehydrodimerization of olefins

The dependence of the activity of tin-containing oxide catalysts on their basicity and acidity has been examined. The rate of oxidative dehydrodimerization of olefins is shown to be determined by the mobility of allyl compounds depending on the catalyst acid properties.

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. , , .

     

Application of the vapor phase supporting (VPS) method for preparing SnO2/SiO2 catalysts

Supported SnO₂/SiO₂ catalysts have been prepared by the reaction of the surface hydroxy groups of silica gel and gas phase tin chloride (PS method). The catalytic properties have been examined in the reaction of 2-propanol to show the effect of VPS cycles on the amount and nature of the active sites.

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SnO₂/SiO₂ . 2- VPS .

     

A comparative study of the thermal stability of coordination compounds by thermoanalytical methods

The informative capacity of thermal analysis in the evaluation of the thermal stability of coordination compounds involving the evolution of volatile ligands is discussed. The temperature of decomposition under quasi-equilibrium conditions (Q-derivatograph, quasi-isobaric, quasi-isothermal operation) is suitable for characterizing the thermodynamic stability of compounds. The initial temperature of decomposition at linear heating indicates the reaching of a defined value of the rate constant (depending on the sensitivity of the sensing device of the instrument and on experimental conditions). The temperature sequence of increasing thermal stability may not coincide with the sequence of increasing activation energy values, since in the majority of cases it demands on the value of activation enthropy.

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Zusammenfassung Die informative Kapazität der Thermoanalyse bei der Bewertung der thermischen Stabilität von Koordinationsverbindungen in Thermolysevorgängen unter Entwicklung flüchtiger Liganden wird vorgestellt. Die Temperatur der Thermolyse unter Quasi-Gleichgewichtsbedingungen (Q-Derivatograph, quasi-isobare und quasi-isotherme Prozesse) eignet sich zur Charakterisierung der thermodynamischen Stabilität der Verbindungen. Die Temperatur des Beginns der Thermolyse bei linearem Aufheizen zeigt das Erreichen eines definierten Wertes der Geschwindigkeitskonstante an (in Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Fühlers des Gerätes und von den Versuchsbedingungen). Die Temperatursequenz der zunehmenden Thermostabilität stimmt nicht nötigerweise mit der Sequenz der zunehmenden Werte der Aktivierungsenergie überein, da erstere in den meisten Fällen von der Aktivierungsenthropie abhängt.

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Résumé L'aptitude de l'analyse thermique à servir de source de données pour l'évaluation de la stabilité thermique des composés de coordination lors des réactions de décomposition mettant en jeu l'élimination de ligands volatils est discutée. En conditions de quasi-équilibre (Derivatograph-Q, opérations quasi-isobares, quasi-isothermes) la température de la décomposition thermique peut Être utilisée pour caractériser la stabilité thermodynamique des composés. La température du début de la décomposition en chauffage linéaire indique l'obtention d'une valeur définie de la constante de vitesse (qui dépend de la sensibilité du dispositif détecteur de l'appareil et des conditions expérimentales). L'ordre de succession des températures définissant l'augmentation de la stabilité thermique peut ne pas coincider avec celui des valeurs de l'énergie d'activation, puisque dans la majorité des cas il dépend de la valeur de l'entropie d'activation.

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, . - (Q-, - , - ) . . , .

     

State of molybdenum in silica-molybdenum oxide catalysts

In the synthesis of silica-molybdenum oxide catalysts by spray drying of an aerosol suspension in an aqueous ammonium paramolybdate a silicamolybdenum heteropolyacid (SMA) is formed which is not decomposed up to 500–600°C due to stabilization of the heteropolyanion by the support surface.

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, 500–600°C .

     

A study of thermal decomposition of the solid-layered fluorocarbon,poly(carbon monofluoride)

Isothermal-thermogravimetric analyses were used to obtain kinetic data on the CF_x decomposition. Weight of samplevs. time curves were obtained for compounds having stoichiometries CF_0,61, CF_0.96, CF_1.08, and CF_1.12 for several different temperatures over the range 450–650° and in both a nitrogen atmosphere and in vacuum. A small percentage of fluorine in the atmosphere was shown to strongly inhibit thermal decomposition.These experimental results were fit to various theoretical models and it was found that a satisfactory fit was obtained by use of the Avrami equation, -In(1–)=(kt)ⁿ, where is the extent of reaction,k is an apparent rate constant, andn is an apparent reaction order. The valuen=2.0 was indicated which corresponds to planar growth of the decomposed phase.This information was combined with analytical data for the gaseous and solid products of decomposition to formulate a detailed mechanism.

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Zusammenfassung Isotherm-thermogravimetrische Analysen wurden durchgeführt um kinetische Daten über die Zersetzung von CF_x zu erhalten. Probengewicht-Zeit-Kurven wurden für Verbindungen mit stöchiometrischen Verhältnissen von CF_0.61, CF_0.96, CF_1.08 und CF_1.12 bei verschiedenen Temperaturen im Bereich von 450° bis 650°, in Stickstoff sowie im Vakuum aufgenommen. Ein geringer Prozentsatz an Fluor in der Atmosphäre wirkte stark inhibierend auf die thermische Zersetzung.Diese Versuchsergebnisse wurden verschiedenen theoretischen Modellen angepasst und es wurde gezeigt, dass mit Hilfe der Avrami-Gleichung -In (1–)=(kt)ⁿ eine befriedigende Anpassung möglich ist, wobei =Ausmaß der Reaktion, k=scheinbare Geschwindigkeitskonstante undn=scheinbare Reaktionsordnung ist. Der angedeutete Wertn=2.0 entspricht einer planaren Zunahme der zersetzten Phasen.Diese Information wurde mit analytischen Daten der gasförmungen und festen Zersetzungsprodukte kombiniert um einen Mechanismus in allen Einzelheiten zu formulieren.

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Résumé La TG isotherme a été utilisée pour obtenir des données cinétiques sur la décomposition de CF_x. Les courbes donnant le poids de l'échantillon en fonction du temps ont été energistrées à différentes températures, entre 450 et 650°, en atmosphère d'azote et sous vide, sur des composés de composition CF_0.61, CF_0.96 et CF_1.08. Un faible pourcentage de fluor dans l'atmosphèere s'est avéré inhiber considérablement la décomposition thermique.Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à divers modèles mathématiques. On a trouvé un ajustement satisfaisant à l'aide de l'équation d'Avrami, -In (1–)=(kt)ⁿ, où es l'avancement de la réaction,k une constante de vitesse apparente etn un ordre de réaction apparent. La valeurn=2.0 correspond à une croissance dans le plan de la phase décomposée.Cette information a été combinée avec des données analytiques sur les produits de décomposition gazeux et solides, afin de formuler un mécanisme détaillé.

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- CF_x. — CF_0.61, CF_0.96, CF_1.08 F_1.12 450°–650°, , . . , -1(1–)= (kt)ⁿ, — , k — , n — . n=2, . , .

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Abstracted in part from the Ph. D. thesis of Peter Kamarchik, Jr. Rice University, Houston, Texas, May, 1976.

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This work was supported financially by the National Science Foundation, the U.S. Army Research Office (Durham), the National Aeronautics and Space Administration, and the Robert A. Welch Foundation. Liquid helium was provided under a grant from the Office of Naval Research.     

Solid-gas reactions: Study of sulphation of limestone using thermogravimetry

Comparative data are presented on the absorption rate and capacity for SO₂ capture by a natural Polish limestone with and without sodium chloride additive. Two sets of experiments were carried out, under dry and wet conditions during limestone calcination and sulphation.The presence of water vapour brought about a higher reactivity of the sorbent, probably as a result of an effect on the sintering of lime and through the influence of the CaSO₄ layer. Further morphological investigations could provide confirmation of the present hypothesis.

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Zusammenfassung Absorptionsgeschwindigkeit und -kapazität für SO₂ an einem polnischen Kalkstein mit oder ohne NaCl-Zusatz werden verglichen. Zwei Reihen von Experimenten wurden in trockener bzw. wasserdampfhaltiger Atmosphäre bei der Calcination und Sulfatbildung durchgeführt. In Gegenwart von Wasserdampf wird die Reaktivität des Absorbens infolge Sinterung des Kalks und trotz des Einflusses der CaSO₄-Schicht erhöht. Künftige morphologische Untersuchungen sollen diese Hypothese eventuel bestätigen.

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. . , , . .

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The author would like to thank Prof. E. M. Bulewicz of this Institute for valuable discussions, and Mr. W. Balcerowiak for making available the facilities of the Laboratory of the Institute of Heavy Organic Synthesis in Kdzierzyn-Kole.     

Reaction scheme in the non-isothermal decomposition of (C6H5NH3)4Mo8O26 · 2 H2O

The thermogravimetric decomposition of anilinum octamolybdate has been studied under non-isothermal conditions to elucidate the chemical reactions taking place in the first step of decomposition of the anhydrous compound.The decomposition products were analyzed by gas-liquid chromatography, gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS), infrared spectroscopy and X-ray powder diffraction.The main decomposition product of aniline turned out to be indole, which is different from the major product in the isothermal decomposition at the same temperature, i.e. N-ethyl-aniline.A dehydrocyclization reaction is suggested as the rate-dependent process. This is probably due to the catalytic effect of the octamolybdate anion.

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Zusammenfassung Die thermische Zersetzung von Anilinoctamolybdat wurde unter nicht-isothermen Bedingungen thermogravimetrisch untersucht, um die im ersten Zersetzungsschritt der wasserfreien Verbindung verlaufenden chemischen Reaktionen aufzuklären. Die Zersetzungsprodukte wurden mittels Gas-Flüssigkeits-Chromatographie, Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC/MS), Infrarotspektroskopie und Röntgendiffraktometrie analysiert. Als Hauptprodukt der Zersetzung von Anilin wurde Indol gefunden, während bei isothermer Zersetzung bei gleicher Temperatur vorwiegend N-Äthylanilin entsteht. Es wird angenommen, daß beim nicht-isothermen Prozeß eine wahrscheinlich durch das Octamolybdat katalysierte Dehydrocyclisierungsreaktion verläuft.

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