用水增强的低温CO氧化和对原子氧覆盖Au的同位素效应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.
水在黄金表面的低温一氧化碳 (CO) 氧化中起着至关重要的作用. 这项研究揭示了水分离成基,然后与二氧化碳反应形成二氧化碳,证明了水分离.
科学领域:
- 表面科学是一门学科.
- 不同质的催化剂.
- 物理化学 物理化学
背景情况:
- 金 (Au) 表面是已知的CO氧化催化剂,但水的作用仍在争论中,特别是在低温下.
- 了解金属表面的水氧相互作用对于设计高效的催化过程至关重要.
研究的目的:
- 为了研究水与氧气预覆盖的Au(111) 表面的相互作用.
- 为了阐明在低温下由水在Au{111}上促进的CO氧化机制.
- 确定基中间体在这种催化过程中的作用.
主要方法:
- 用分子束散射技术研究了表面反应.
- 用温度编程脱吸法 (TPD) 分析了脱吸形状和反应产物.
- 密度函数理论 (DFT) 的计算为反应途径和中间结构提供了洞察力.
主要成果:
- 在氧气预覆盖的Au{111}上观察到更高温度的水溶解峰值 (175 K),这归因于基的形成和重组.
- 使用同位素标记的水和氧气进行的CO氧化实验显示,在77K时形成C(16) O(16) O和C(16) O(18) O,证实了水的参与.
- 在使用除水 (D2O) 时观察到动态同位素效应,这表明O-H键裂变是关键步骤.
结论:
- 在低温下,水直接参与并促进氧气覆盖的Au{111) 上的CO氧化.
- 拟议的机制涉及水分离以形成基 (OH/OD) 物种,后者随后与CO反应产生CO2.
- 观察到的动态同位素效应强调了O-H键在反应机制中的强度的重要性.
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