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Updated: Jul 5, 2026

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Published on: February 21, 2019

Oxidación de CO a baja temperatura mejorada con agua y efectos isotópicos en el Au cubierto de oxígeno atómico (111)

Rotimi A Ojifinni¹, Nathan S Froemming, Jinlong Gong

¹Departments of Chemical Engineering and Chemistry, Texas Materials Institute, Center for Nano- and Molecular Science and Technology, University of Texas at Austin, 1 University Station C0400, Austin, Texas 78712-0231, USA.

Journal of the American Chemical Society

|May 1, 2008

Resumen

El agua juega un papel crucial en la oxidación de monóxido de carbono (CO) a baja temperatura en las superficies de oro. Este estudio revela la disociación del agua en hidroxilos, que luego reaccionan con el CO para formar CO2, lo que demuestra que el agua es agua.

Área de la Ciencia:

Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.
Catálisis Heterogénea Catálisis Heterogénea
Química Física es la química física.

Sus antecedentes:

Las superficies de oro (Au) son catalizadores conocidos para la oxidación de CO, pero el papel del agua sigue siendo objeto de debate, especialmente a bajas temperaturas.
Comprender las interacciones agua-oxígeno en las superficies metálicas es fundamental para diseñar procesos catalíticos eficientes.

Objetivo del estudio:

Para investigar la interacción del agua con las superficies previamente cubiertas de oxígeno Au.
Para dilucidar el mecanismo de la oxidación de CO promovida por el agua en Au{111) a bajas temperaturas.
Para determinar el papel de los intermediarios hidroxilo en este proceso catalítico.

Principales métodos:

Se emplearon técnicas de dispersión de haz molecular para estudiar las reacciones superficiales.
Se utilizó la desorción programada por temperatura (TPD) para analizar los perfiles de desorción y los productos de reacción.
Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) proporcionaron información sobre las vías de reacción y las estructuras intermedias.

Principales resultados:

Se observó un pico de desorción de agua a una temperatura más alta (175 K) en Au111 pre-cubierto de oxígeno, atribuido a la formación de hidroxilo y la recombinación.
Los experimentos de oxidación de CO utilizando agua y oxígeno etiquetados isotópicamente mostraron la formación de C(16) O(16) O y C(16) O(18) O a 77 K, confirmando la participación del agua.
Se observaron efectos de isótopos cinéticos cuando se utilizó agua deuterada (D2O), lo que indica que la escisión del enlace O-H es un paso clave.

Conclusiones:

El agua participa directamente en y promueve la oxidación de CO en Au{111} cubierto de oxígeno a bajas temperaturas.
El mecanismo propuesto implica la disociación del agua para formar especies hidroxilo (OH / OD), que posteriormente reaccionan con el CO para producir CO2.
Los efectos de isótopos cinéticos observados destacan la importancia de la fuerza del enlace O-H en el mecanismo de reacción.

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