Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

АДСОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНКИ, ОБРАЗОВАННОЙ ЗОЛОТЫМИ И МЕДНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ НА ГРАФИТЕ

Полный текст:

Аннотация

Некоторые физико-химические свойства гомои гетерогенных пленок, образованных наночастицами Au и Cu на графите, исследованы методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии. Установлено, что наночастицы имеют форму, близкую к сферической, с диаметром 3–6 нм, причем золотые частицы не содержат примесей, а медные частицы могут быть покрыты оксидом. Определены адсорбционные свойства наноструктурированных покрытий по отношению к водороду, оксиду углерода и кислороду. Оксид меди восстанавливается оксидом углерода и водородом, но последний также адсорбируется на свободных от оксида частицах меди и золоте. Экспозиция в кислороде приводит к повторному образованию оксида на меди. Возможность перестройки электронного строения наночастиц меди при адсорбции водорода подтверждена результатами квантово-химического моделирования.

Об авторах

А. А. Гатин
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



М. В. Гришин
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



С. В. Дохликова
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



С. А. Озерин
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



С. Ю. Сарвадий
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



Б. Р. Шуб
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российский академии наук
Россия

119334, Москва, ул. Косыгина, 4



Список литературы

1. Kim D., Resasco J., Yu Y., Asiri A.M., Yang P.D. Synergistic geometric and electronic effects for electrochemical reduction of carbon dioxide using gold-copper bimetallic nanoparticles // Nat Commun. 2014. V. 5. P. 4948–4956.

2. Neatu S., Macia-Agullo J.A., Concepcion P., Garcia H. Gold–Copper nanoalloys supported on TiO2 as photocatalysts for CO2 reduction by water // J Am Chem Soc. 2014. V. 136. P. 15969–15976.

3. He R., Wang Y.C., Wang X.Y., Wang Z., Liu G., Zhou W., Wen L., Li Q., Wang X., Chen X., Zeng J., Hou J.G. Facile synthesis of pentacle gold–copper alloy nanocrystals and their plasmonic and catalytic properties // Nat Commun. 2014. V. 5. P. 4327–4337.

4. Bracey C.L., Ellis P.R., Hutchings G.J. Application of coppergold alloys in catalysis: current status and future perspectives // Chem Soc Rev. 2009. V. 38. P. 2231–2243.

5. Pasini T., Piccinini M., Blosi M., Bonelli R., Albonetti S., Dimitratos N., Lopez-Sanchez J.A., Sankar M., He Q., Kiely C.J., Hutchings G. J., Cavani F. Selective oxidation of 5-hydroxymethyl-2-furfural using supported gold–copper nanoparticles // Green Chem. 2011. V. 13. P. 2091–2099.

6. Della Pina C., Falletta E., Rossi M. Highly selective oxidation of benzyl alcohol to benzaldehyde catalyzed by bimetallic gold– copper catalyst // J Catal. 2008. V. 260. P. 384–386.

7. Bauer J.C., Veith G.M., Allard L.F., Oyola Y., Overbury S.H., Dai S. Silica-Supported Au–CuOx Hybrid nanocrystals as active and selective catalysts for the formation of acetaldehyde from the oxidation of ethanol // ACS Catal. 2012. V. 2. P. 2537–2546.

8. Llorca J., Dominguez M., Ledesma C., Chimentão R.J., Medina F., Sueiras J., Angurell I., Seco M., Rossell O. Propene epoxidation over TiO2-supported Au–Cu alloy catalysts prepared from thiolcapped nanoparticles // J Catal. 2008. V. 258. P. 187–198.

9. Wang L., Zhong Y., Jin H., Widmann D., Weissmüller J., Behm R.J. Catalytic activity of nanostructured Au: Scale effects versus bimetallic/bifunctional effects in low-temperature CO oxidation on nanoporous Au // Beilstein J Nanotechnol. 2013. V. 4. P. 111–128.

10. Liu X., Wang A., Li L., Zhang T., Mou C.-Y., Lee J.-F. Synthesis of Au–Ag alloy nanoparticles supported on silica gel via galvanic replacement reaction // J Catal. 2011. V. 278. P. 288–296.

11. Dutta S., Ray C., Sarkar S., Pradhan M., Negishi Y., Pal T. Silver nanoparticle decorated reduced graphene oxide (rGO) nanosheet: a platform for SERS based low-level detection of uranyl ion // Electrochem Acta. 2015. V. 180. P. 1075–1084.

12. Scanning tunnelling microscopy I. General principles and applications to clean and absorbate-covered surfaces / Ed. by H.-J. Guntherodt, R. Wiesendanger. Berlin: Springer-Verlag, 1992. 246 p.

13. Binnig G., Rohrer H., Berber C., Weibel E. Tunneling through a controllable vacuum gap // Appl Phys Lett. 1981. V. 40. № 2. P. 178–180.

14. Meyer E., Hug H.J., Bennewitz R. Scanning probe microscopy. Berlin: Springer, 2004. 210 p.

15. Hamers R.J., Wang Y.J. Atomically-resolved studies of the chemistry and bonding at silicon surfaces // Chem Rev. 1996. V. 96. № 4. P. 1261–1290.

16. Hamers R.J., Tromp R.M., Demuth J.E. Surface electronic structure of Si (111)-(7×7) resolved in real space // Phys Rev Let. 1986. V. 56. № 18. P. 1972–1975.

17. Гатин А.К., Гришин М.В., Сарвадий С.Ю., Шуб Б.Р. Взаимодействие газообразных реагентов на золотых и никелевых наночастицах // Химическая физика. 2018. № 3. С. 48–57.

18. Гришин М.В., Гатин А.К., Дохликова Н.В., Кирсанкин А.А., Кулак А.И., Николаев С.А., Шуб Б.Р. Адсорбция и взаимодействие водорода и кислорода на поверхности единичных кристаллических наночастиц золота // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. № 4. С. 539–546.

19. Ozaki T. Variationally optimized atomic orbitals for large-scale electronic structures // Phys Rev B. 2003. V. 67. P. 155108 (5 p.)

20. Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Chiarotti G.L., Cococcioni M., Dabo I., Dal Corso A., de Gironcoli S., Fabris S., Fratesi G., Gebauer R., Gerstmann U., Gougoussis C., Kokalj A., Lazzeri M., MartinSamos L., Marzari N., Mauri F., Mazzarello R., Paolini S., Pasquarello A., Paulatto L., Sbraccia C., Scandolo S., Sclauzero G, Seitsonen A.P., Smogunov A., Umari P., Wentzcovitch R.M. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source sofware project for quantum simulations of materials // J Phys: Condens Matter. 2009. V. 21. P. 395502.

21. Heinemann M., Eifert B., Heiliger C. Band structure and phase stability of the copper oxides Cu2O, CuO, and Cu4O3 // Phys Rev B. 2013. V. 87. P. 115111.

22. Meyer B.K., Polity A., Reppin D., Becker M., Hering P., Klar P.J., Sander T., Reindl C., Benz J., Eickhoff M., Heiliger C., Heinemann M., Bläsing J., Krost A., Shokovets S., Müller C., Ronning C. Front Cover: Binary copper oxide semiconductors: From materials towards devices // Phys Status Solidi B. 2012. V. 249. P. 1487–1647.

23. Ghijsen J., Tjeng L.H., van Elp J., Eskes H., Westerink J., Sawatzky G.A., Czyzyk M.T. Electronic structure of Cu2O and CuO // Phys Rev B. 1988. V. 38. P. 11322–11330.

24. Koffyberg F.P., Benko F.A. A photoelectrochemical determination of the position of the conduction and valence band edges of p-type CuO // J Apl Phys. 1982. V. 53. P. 1173–1177.

25. Marabelli F., Parravicini G.B., Salghetti-Drioli F. Optical gap of CuO // Phys Rev B. 1995. V. 52. P. 1433–1436.

26. Pierson J.F., Tobor-Keck A., Billard A. Cuprite, paramelaconite and tenorite flms deposited by reactive magnetron sputtering // Appl Surf Sci. 2003. V. 210. P. 359–367.

27. Гришин М.В., Далидчик Ф.И., Ковалевский С.А., Ковытин А.В. Атомное и электронное строение поверхностных наномасштабных структур графита // Химическая физика. 2004. Т. 23. № 7. С. 83–90.

28. Di Benedetto A., Landi G., Lisi L. Improved CO-PROX performance of CuO/CeO2 catalysts by using nanometric ceria as support // Int J Hydr En. 2017. V. 42. P. 12262–12275.

29. Goldstein E.A., Mitchell R.E. Chemical kinetics of copper oxide reduction with carbon monoxide // Proc Combust Inst. 2011. V. 33. P. 2803–2810.

30. Bu Y., Er S., Niemantsverdriet J.W., Fredriksson H.O.A. Preferential oxidation of CO in H2 on Cu and Cu/CeOx catalysts studied by in situ UV–Vis and mass spectrometry and DFT // J Catal. 2018. V. 357. P. 176–187.

31. Kim J.Y., Rodriguez J.A., Hanson J.C., Frenkel A.I., Lee P.L. Reduction of CuO and Cu2O with H2: H embedding and kinetic effects in the formation of suboxides // J Am Chem Soc. 2003. V. 125. P. 10684–10692.

32. Harris J., Liebsch A. On the physisorption interaction of H2 with Cu-metal // Phys Scr. 1983. V. 4. P. 14–16.

33. Caputo T., Lisi L., Pirone R., Russo G. On the role of redox properties of CuO/CeO2 catalysts in the preferential oxidation of CO in H2-rich gases // Appl Catal A: Gen. 2008. V. 348. P. 42–53.

34. Rout L., Kumar A., Dhaka R.S., Reddy G.N., Giri S., Dash P. Bimetallic Au-Cu alloy nanoparticles on reduced graphene oxide support: synthesis, catalytic activity and investigation of synergistic effect by DFT analysis // Appl Catal A: Gen. 2017. V. 538. P. 107–122.

35. Han J., Zahou Y., Chai Y.-Q., Mao L., Yuan Y.-L., Yuan R. Highly conducting gold nanoparticles-graphene nanohybrid flms for ultrasensitive detection of carcinoembryonic antigen // Talanta. 2011. V. 85. № 1. P. 130–135.

36. Wang J., Li J., Baca A.J., Hu J., Zhou F., Yan W., Pang D.W. Amplifed voltammetric detection of DNA hybridization via oxidation of ferrocene caps on gold nanoparticle/streptavidin conjugates // Anal Chem. 2003. V. 75. № 15. P. 3941–3945.

37. Zhan W., Wang J., Wang H., Zhang J., Liu X., Zhang P., Chi M., Guo Y., Guo Y., Lu G., Sun S., Dai S., Zhu H. Crystal structural effect of AuCu alloy nanoparticles on catalytic CO oxidation // J Am Chem Soc. 2017. V. 139. P. 8846-8854.

38. Дохликова Н.В., Колченко Н.Н., Гришин М.В., Гатин А.К., Шуб Б.Р. Влияние подложки на адсорбцию водорода на золотом кластере // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 11–12. С. 54–59.


Просмотров: 88


ISSN 1992-7223 (Print)