Estructura de las aleaciones superficiales de cobre y cobalto en equilibrio con el monóxido de carbono

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los sistemas bimetálicos de cobre y cobalto (CuCo) son cruciales en la catálisis.
• La comprensión de las estructuras de aleación de superficie es clave para optimizar el rendimiento del catalizador.
• La interacción del monóxido de carbono (CO) con las superficies metálicas influye en las vías de reacción.

Objetivo del estudio:

• Elucidar la estructura de las aleaciones superficiales de CuCo en equilibrio dinámico con CO.
• Para determinar las configuraciones de adsorción del CO en las aleaciones superficiales de CuCo.
• Correlacionar los hallazgos estructurales con las implicaciones catalíticas.

Principales métodos:

• Microscopía de túnel de barrido (STM) para imágenes de superficie a escala atómica.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para el análisis estructural y energético.
• Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y espectroscopia de absorción por reflexión infrarroja (IRAS) para el análisis del estado químico y la vibración.

Principales resultados:

• Formación de racimos de átomos de cobalto (Co) que sustituyen al cobre (Cu) en la superficie de Cu{\displaystyle Cu{\text{1}}} con una baja cobertura de Co.
• Adsorción de hasta 2,5 moléculas de CO por átomo de CO en configuraciones similares a las del carbonilo.
• Identificación de estructuras de clúster de CuCo estables con el CO enlazado.
• Cambios observados en las energías de unión a nivel de núcleo de CO y en los modos de vibración de CO debido a la adsorción de CO.
• Debilitó los bonos Co-CO y redujo la probabilidad de escisión de los bonos C-O.

Conclusiones:

• La unión carbonílica de múltiples moléculas de CO en los sitios Co en las aleaciones de CuCo modifica las propiedades electrónicas.
• Esta modificación influye en la actividad catalítica, lo que potencialmente explica la mayor selectividad del alcohol en los catalizadores de CuCo en comparación con el Co puro.
• El estudio proporciona información a nivel atómico sobre la adsorción de CO en superficies bimetálicas relevantes para la catálisis.