CO‐induzierte Dimer‐Dissoziation verursacht Gem‐Dicarbonyl‐Bildung auf einem Einzelatom‐Katalysator‐Modell

Author:

Wang Chunlei1ORCID,Sombut Panukorn1ORCID,Puntscher Lena1,Jakub Zdenek12ORCID,Meier Matthias13ORCID,Pavelec Jiri1ORCID,Bliem Roland4ORCID,Schmid Michael1ORCID,Diebold Ulrike1ORCID,Franchini Cesare35ORCID,Parkinson Gareth S.1ORCID

Affiliation:

1. Institut für Angewandte Physik TU Wien 1040 Wien Österreich

2. Central European Institute of Technology (CEITEC) Brno University of Technology 612 00 Brünn

3. Fakultät für Physik, Center for Computational Materials Science Universität Wien 1090 Wien Österreich

4. Advanced Research Center for Nanolithography 1098XG Amsterdam Niederlande

5. Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Bologna 40127 Bologna Italien

Abstract

AbstractDie Fähigkeit, mehrere Reaktanten an derselben aktiven Stelle zu koordinieren ist eine wichtige Voraussetzung für die breite Anwendbarkeit der Einzelatom‐Katalyse. Modellkatalysatoren sind ideal, um den Zusammenhang zwischen der Geometrie der aktiven Stelle und der Bindung der Reaktanten zu untersuchen, da die Struktur der Einkristalloberflächen genau bestimmt werden kann. Die Adsorbate können mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) abgebildet werden; dadurch sind direkte Vergleiche mit der Dichtefunktionaltheorie möglich. In dieser Studie verfolgen wir mit Hilfe von STM‐Bildsequenzen einzelne Rh1‐Adatome und Rh2‐Dimere auf Fe3O4(001), während CO bei Raumtemperatur dosiert wird. Die CO‐Adsorption auf Rh1‐Adatomen führt ausschließlich zu stabilen Rh1CO‐Monocarbonylen, bei denen das Rh‐Atom die bevorzugte pseudo‐quadratisch planare Koordination erzielt. In geringem Maß bilden sich auch Rh1(CO)2 Gem‐Dicarbonyl‐Adsorbate; diese entstehen jedoch ausschließlich durch das Aufbrechen von Rh2 Dimeren; der Reaktionsweg führt über ein instabiles Rh2(CO)3 Zwischenprodukt. Unsere Ergebnisse veranschaulichen, wie Minderheitenspezies, die für (über die Probenfläche mittelnde) Spektroskopie‐Methoden unsichtbar sind, eine wichtige Rolle in katalytischen Systemen spielen können, und zeigen, dass die Zersetzung von Dimeren oder kleinen Clustern ein Weg sein kann, um reaktive, metastabile Konfigurationen in der Einzelatom‐Katalyse zu erzeugen.

Funder

HORIZON EUROPE European Research Council

Austrian Science Fund

Publisher

Wiley

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