La formación y descomposición de carbonatos en el oxígeno atómico previamente cubierto Au(111)

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.
• La cinética química es la cinética química.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• Las superficies de oro son cruciales en la catálisis.
• Comprender las interacciones de oxígeno y CO2 es clave para el diseño de catalizadores.
• El oxígeno atómico juega un papel importante en las reacciones superficiales.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la formación de carbonato y la reacción en el oxígeno atómico pre-coberto Au(111).
• Para dilucidar el mecanismo de intercambio de isótopos de oxígeno durante la interacción de CO2 con las superficies de oro oxigenado.
• Para determinar la cinética de reacción y la energética de la formación y descomposición de carbonato superficial.

Principales métodos:

• Estudios experimentales utilizando desorción programada por temperatura (TPD) con CO2 etiquetado isotópicamente (C18O2).
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para apoyar las observaciones experimentales.
• Temperaturas superficiales variables (77-400 K) y coberturas iniciales de oxígeno (0.18-2.1 ML).

Principales resultados:

• Se observa la mezcla de oxígeno (formación de 16O18O) indicando la formación y descomposición de carbonatos.
• La formación de carbonato superficial y la descomposición ocurren entre 77-400 K.
• La probabilidad de reacción estimada es de ~10(-4) y la energía de activación de -0.15 ± 0.08 eV.

Conclusiones:

• Los resultados experimentales y computacionales confirman la formación de carbonato y las vías de reacción en Au{111}.
• El intercambio de isótopos de oxígeno proporciona evidencia directa de los intermediarios de carbonato de superficie.
• El estudio cuantifica la cinética de la reacción, ofreciendo información sobre los procesos catalíticos en las superficies de oro.