Адсорбция и реакция молекул оксида азота (NO) на поверхности наноразмерных кластеров никеля на оксиде алюминия α-Al2O3(0001)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Адсорбция и реакция молекул оксида азота (NO) на поверхности модельной металлооксидной системы, сформированной контролируемым осаждением кластеров никеля в условиях сверхвысокого вакуума на поверхность тонкой пленки оксида алюминия α-Al2O3(0001), выращенной на подложке Мо(110), исследована in-situ экспериментальными методами анализа поверхности. По данным рентгеновской фотоэлектронной и электронной оже-спектроскопии (РФЭС, ЭОС), инфракрасной фурье-спектроскопии (ИКС) и термопрограммируемой десорбции (ТПД), существует условный размер кластера Ni в 2 нм, разделяющий характер электронного состояния адсорбированных на их поверхности молекул NO и их реакционную способность. Установлено, что особенностью кластеров Ni с характерным размером, не превышающим 2 нм, является то, что молекулы NO адсорбируются на их поверхности в виде димеров (NO)2, в то время как для кластеров большего размера адсорбция происходит в виде мономеров (NO). Сделан вывод, что такое различие является причиной разного реакционного поведения молекул. Ключевое различие кластеров размером менее и более 2 нм заключается в том, что в первом случае при нагреве системы образуются молекулы N2O, десорбирующиеся в газовую фазу, в то время как во втором этого не происходит. Образование N2O обусловлено взаимным влиянием молекул NO, образующих димер (NO)2, под действием межфазной границы раздела металл/оксид. Полученные результаты указывают на возможность настройки каталитической эффективности металлооксидной системы за счет варьирования размера нанесенного кластера металла.

Об авторах

Т. Т. Магкоев

Северо-Осетинский государственный университет им. К. Л. Хетагурова

Email: t_magkoev@mail.ru
362025, Владикавказ, Россия

Н. Е. Пухаева

Северо-Осетинский государственный университет им. К. Л. Хетагурова

362025, Владикавказ, Россия

Y. Men

School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai University of Engineering Science

201620, Shanghai, PR China

R. Behjatmanesh-Ardakanic

Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Ardakan University

P.O. Box 184, Ardakan, IR Iran

M. Elahifard

Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Ardakan University

P.O. Box 184, Ardakan, IR Iran

О. Г. Ашхотов

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова

360004, Нальчик, Россия

Список литературы

  1. Shiotari A., Koshida H., Okuyama H. // Surf. Sci. Rep. 2021. V. 76. P. 100500. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2020.100500
  2. Kim D.H., Ringe S., Kim H. et al. // Nature Commun. 2021. V. 12. P. 1856. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22147-7
  3. Rosca V., Duca M., de Groot M.T., Koper M.T.M. // Chem. Rev. 2009. V. 109, P. 2209. https://doi.org/10.1021/cr8003696
  4. Hu Y., Griffiths K., Norton P.R. // Surf. Sci. 2009. V. 603. P. 1740. doi: 10.1016/j.susc.2008.09.051
  5. Smirnov M.Y., Gorodetskii V.V., Block, J.H. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1996, V. 107. P. 359. https://doi.org/10.1016/1381-1169(95)00175-1
  6. de Vooys A.C.A., Koper M.T.M., van Santen R.A., van Veen J.A.R. // J. Catal. V. 2001. V. 202. P. 387. https://doi.org/10.1006/jcat.2001.3275
  7. Hess C., Ozensoy E., Yi C.-W., Goodman D.W. // J. Am. Chem. Soc. V. 2006. V. 128. P. 2988. doi: 10.1021/ja057131q
  8. Paul D.K., Smith B.W., Marten C.D., Burchett J. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2001. V. 167. P. 67. https://doi.org/10.1016/S1381-1169(00)00492-1
  9. Fuente S.A., Fortunato L.F., Domancich N. et al. // Surf. Sci. 2012. V. 606. P. 1948. http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2012.08.003
  10. Brown W.A., King D.A. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 2578. doi: 10.1021/jp9930907.
  11. Conrad H., Ertl G., Kuppers J., Latta E.E. // Surf. Sci. 1975. V. 50. P. 296. https://doi.org/10.1016/0039-6028(75)90026-6
  12. Henry C.H. // Surf. Sci. Rep. 1998. V. 31. P. 235. https://doi.org/10.1016/S0167-5729(98)00002-8
  13. Hirschmugl C.J. // Surf. Sci. 2002. V. 500. P. 577. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(01)01523-0
  14. Chen P.J., Goodmann D.W. // Surf. Sci. 1994. V. 312. P. L767. https://doi.org/10.1016/0039-6028(94)90719-6
  15. Magkoev T.T., Christmann K., Moutinho A.M.C., Murata Y. // Surf. Sci. 2002. V. 515. P. 538. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(02)01972-6
  16. Venables J.A. Introduction to Surface and thin Films Processes. Cambridge: Univ. Press, 2010. 372 p. ISBN: 9780511755651. https://doi.org/10.1017/CBO9780511755651
  17. Baumer M., Freund H.-J. // Progr. Surf. Sci. 1999. V. 61. P. 127. https://doi.org/10.1016/S0079-6816(99)00012-X
  18. Grigorkina G.S., Zaalishvili V.B., Burdzieva O.G. et al. // Solid State Commun. 2018. V. 276. P. 28. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2018.04.001
  19. Magkoev T.T. // Vacuum. 2021. V. 189. P. 110220. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2021.110220
  20. Chen J.G., Erley W., Ibach H. // Surf. Sci. 1989. V. 224. P. 215. https://doi.org/10.1016/0039-6028(89)90911-4
  21. Demir S., Fellah M.F. // Surf. Sci. 2020. V. 701. P. 121689. https://doi.org/10.1016/j.susc.2020.121689
  22. Beniya A., Isomura N., Hirata H., Watanabe Y. // Surf. Sci. 2013. V. 613. P. 28. https://doi.org/10.1016/j.susc.2013.03.001
  23. Blyholder G. // J. Phys. Chem. 1964. V. 68. P. 2772. https://doi.org/10.1021/j100792a006
  24. Aizawa H., Tsuneyuki S. // Surf. Sci. 1998. V. 399. P. L364. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(98)00042-9
  25. Wimmer E., Fu C.L., Freeman A.J. // Phys. Rev. Lett. 1985. V. 55. P. 2618. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2618
  26. Jennison D.R., Verdozzi C., Schultz P.A., Sears M.P. // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. R15605. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.R15605
  27. Mattsson A.E., Jennison D.R. // Surf. Sci. 2002. V. 520. P. L611. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(02)02209-4
  28. Tonner B.P., Kao C.M., Plummer E.W. et al. // Phys. Rev. Lett. 1983. V. 51. P. 1378. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.51.1378
  29. Ibach H., Lehwald S. // Surf. Sci. 1978. V. 76. P. l. https://doi.org/10.1016/0039-6028(78)90065-1
  30. Bertolo M., Jacobi K. // Surf. Sci. 1990. V. 226. P. 207. https://doi.org/10.1016/0039-6028(90)90486-R
  31. Hess C., Ozensoy E., Yi C.-W., Goodman D.W. // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. P. 2988. doi: 10.1021/ja057131q
  32. Duarte H.A., Salahub D.R. // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 7464. doi: 10.1021/Jp9706801
  33. Pacchioni G., Rosch N. // Surf. Sci. 1994. V. 306. P. 169. https://doi.org/10.1016/0039-6028(94)91195-9
  34. Debeila M.A., Coville N.J., Scurrell M.S., Hearne G.R. // Catal. Today. 2002. V. 72. P. 79. https://doi.org/10.1016/S0920-5861(01)00480-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).