Las capas densas de CO como facilitadores de la hidrogenación del CO en las superficies de Ru

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los modelos de Langmuirian a menudo no logran predecir las tasas de reacción en coberturas de superficie altas.
• Las interacciones con el coadsorbato influyen significativamente en la dinámica de la reacción superficial.
• Comprender el comportamiento de las capas densas es fundamental para la catálisis.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de las coberturas altas de monóxido de carbono (CO) en las velocidades de reacción.
• Para explicar las mejoras de velocidad más allá de las predicciones de Langmuirian utilizando formalismos modificados.
• Para aclarar el papel de las interacciones de co-adsorbato en la catálisis superficial.

Principales métodos:

• Análisis de datos cinéticos y espectroscópicos.
• Las ecuaciones de velocidad modificadas para superficies termodinámicamente no ideales.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) en racimos Ru cubiertos de CO y modelos de celosía.

Principales resultados:

• Los modelos de Langmuirian describen con precisión las tasas a bajas coberturas de CO (0,3-0,8 ML).
• Las velocidades de reacción aumentan significativamente (hasta 70 veces) a presiones de CO más altas (1 MPa) debido a la densificación de la capa adicional.
• Los cálculos de DFT revelan un área de activación negativa para la hidrogenación de CO, análoga a los volúmenes de activación negativos en las reacciones de fase líquida.

Conclusiones:

• Las interacciones con los coadsorbados y la densificación de las capas adicionales son factores clave para mejorar las tasas de reacción en las coberturas altas de CO.
• Los formalismos modificados para medios no ideales e incompresibles describen con precisión estos fenómenos de superficie.
• Estos hallazgos son esenciales para comprender y optimizar la síntesis de Fischer-Tropsch y otros procesos catalíticos en coberturas de saturación.