Preview

Российские нанотехнологии

Расширенный поиск

Исследование адсорбции и взаимодействия Н2, О2 и СО на поверхности единичных наночастиц золота и никеля методом сканирующей туннельной микроскопии

Полный текст:

Аннотация

Методами сканирующей туннельной микроскопии и сканирующей туннельной спектроскопии исследованы процессы адсорбции и взаимодействия водорода, кислорода и монооксида углерода на поверхности наночастиц золота и никеля, образующих моно- и бикомпонентные покрытия на графите. На золотых наночастицах в результате взаимодействия Н2 и СО  образуются адсорбированные на подложке формил-радикалы (НСО•), которые в  дальнейшем можно окислить кислородом до воды и СО2. Наночастицы никеля, покрытые оксидом, после  последовательной экспозиции в водороде и СО восстанавливаются. Установлено, что на  бикомпонентном золото-никелевом покрытии взаимодействие водорода и монооксида углерода  также приводит к образованию адсорбированных формил-радикалов.

Об авторах

М. В. Гришин
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Россия
119991, Москва, ул. Косыгина, 4


А. К. Гатин
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Россия
119991, Москва, ул. Косыгина, 4


С. Ю. Сарвадий
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Россия
119991, Москва, ул. Косыгина, 4


Б. Р. Шуб
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Россия
119991, Москва, ул. Косыгина, 4


Список литературы

1. Barnett A. E., Dembinski G. W., Sinfelt J. H. Isomerization process utilizing a gold- palladium alloy in the catalyst: Патент США 3442973. 1969.

2. Sinflet J. H. Bimetallic Catatysts. Discovers, Concepts and Applications. New York: Wiley, 1983. 164 p.

3. Augustine S. M., Sachtler W. M. H. Catalytic probe for alloy formation in supported PtRe catalysts: Isotope exchange and hydrogenolysis of cyclopentane // J. Catalysis. 1987. V. 106. P. 417–427.

4. Augustine S.N., Sachler W.M.H. Variation of catalytic activity over platinum- rhenium/gamma-alumina // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. P. 5953–5956.

5. Huang Y.Y., Sachtler W.M.H. Catalytic hydrogenation of nitriles over supported mono- and bimetallic catalysts // J. Catal. 1999. V. 188. P. 215–225.

6. Bonarowska M., Malinowski A., Karpinski Z. Hydrogenolysis of C–C and C–Cl bonds by Pd– Re/Al2O3 catalysts // Appl. Catal. A. 1999. V. 188. P. 145–154.

7. Barnett A.E., Carter J.L., Sinfelt J.H. Inhibition of hydrogenolysis: Патент США 3617518. 1971.

8. Diaz G., Gomezcortes A., Benaisa M. NO + H2 reaction on Pt-Ru/SiO2 catalysts: correlation between nanostructure and catalytic activity and selectivity // Catal. Lett. 1996. V. 38. P. 63.

9. Смирнов В.В., Ланин С.Н., Васильков А.Ю., Николаев С.А., Муравьева Г.П., Тюрина Л.А., Власенко Е.В. Адсорбция и каталитические превращения углеводородов на наноразмерных частицах золота, иммобилизованных на оксиде алюминия // Известия АН. Сер. Химическая. 2005. Т. 54. № 10. C. 2215–2219.

10. Haruta M., Kobayashi T., Sano H., Yamada N. Novel gold catalysts for the oxidation of carbon monoxide at a temperature far below 0 °C // Chem. Lett. 1987. V. 16. № 2. P. 405–408.

11. Эллерт О.Г., Цодиков М.В., Николаев С.А., Новоторцев В.М. Биметаллические наносплавы в гетерогенном катализе промышленно важных реакций: синергизм и структурная организация активных компонентов // Успехи химии. 2014. Т. 83. № 8. С. 718–732.

12. Николаев С.А., Смирнов В.В., Васильков А.Ю., Подшибихин В.Л. Синергизм каталитического действия наноразмерных золото-никелевых катализаторов в реакции селективного гидрирования ацетилена в этилен // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 3. С. 396–400.

13. Николаев С.А., Пермяков Н.А., Смирнов В.В., Васильков А.Ю., Ланин С.Н. Селективное гирирование фенилацетилена в стирол на наноразмерных частицах золота // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 2. С. 305–309.

14. Lakshmanan P., Upare P.P., Le N.-T., Hwang Y.K., Hwang D.W., Lee U-H., Kim H.R., Chang J.-S. Facile synthesis of CeO2-supported gold nanoparticle catalysts for selective oxidation of glycerol into lactic acid // Appl. Catal. A. 2013. V. 468. P. 260–268.

15. Nikolaev S.A., Chistyakov A.V., Chudakova M.V., Kriventsov V.V., Yakimchuk E.P., Tsodikov M.V. Novel gold catalysts for the direct conversion of ethanol into C3+ hydrocarbons // J. Catal. 2013. V. 297. P. 296–305.

16. Simakova I.L., Solkina Yu.S., Moroz B.L., Simakova O.A., Reshetnikov S.I., Prosvirin I.P., Bukhtiyarov V.I., Parmon V.N., Murzin D.Yu. Selective vapour-phase α-pinene isomerization to camphene over gold-on-alumina catalyst // Appl. Catal. A. 2010. V. 385. P. 136–143.

17. Смирнов В.В., Николаев С.А., Муравьева Г.П., Тюрина Л.А., Васильков А.Ю. Аллильная изомеризация аллилбензола на наноразмерных частицах золота // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 2. С. 281–286.

18. Zhang Y., Chu W., Foroushani A. D., Wang H., Li D., Liu J., Barrow C. J., Wang X., and Yang W. New gold nanostructures for sensor applications: a review // Materials. 2014. V. 7. № 7. P. 5169–5201.

19. Дыкман Л.А. Хлебцов Н.Г. Золотые наночастицы в биологии и медицине: достижения последних лет и перспективы // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2011. Т. 3. № 2. С. 36–58.

20. Lee J.-S. Recent progress in gold nanoparticle-based non-volatile memory devices // Gold Bulletin. 2010. V. 43. № 3. P. 189–199.

21. Гатин А.К., Гришин М.В., Гуревич С.А., Дохликова Н.В., Кирсанкин А.А., Кожевин В.М., Локтева Е.С., Ростовщикова Т.Н., Сарвадий С.Ю., Шуб Б.Р., Явсин Д.А. Адсорбция водорода на наночастицах никеля с различной кристалличностью // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 11–12. С. 45–49.

22. Гатин А.К., Гришин М.В., Гуревич С.А., Дохликова Н.В., Кирсанкин А.А., Кожевин В.М., Локтева Е.С., Ростовщикова Т.Н., Сарвадий С.Ю., Шуб Б.Р., Явсин Д.А. Взаимодействие аморфных и кристаллических никелевых наночастиц с водородом // Известия АН. Сер. химическая. 2015. № 10. С. 2337–2343.

23. Lokteva E.S., Peristyy A.A., Kavalerskaya N.E., Golubina E.V., Yashina L.V., Rostovshchikova T.N., Gurevich S.A., Kozhevin V.M., Yavsin D.A., Lunin V.V. Laser electrodispersion as a new chlorine-free method for the production of highly effective metal-containing supported catalysts // Pure Appl. Chem. 2012. V. 84. № 3. P. 495–508.

24. Кавалерская Н.Е., Локтева Е.С., Ростовщикова Т.Н., Голубина Е.В., Маслаков К.И. Гидродехлорирование хлорбензола в присутствии Ni/Al2O3, полученного методом лазерного электродиспергирования и из коллоидной дисперсии // Кинетика и катализ. 2013. T. 54. № 5. C. 631–640.

25. Бухтияров В.И., Слинько М.Г. Металлические наносистемы в катализе // Успехи химии. 2001. Т. 70. № 2. С. 167–181.

26. Николаев С.А., Голубина Е.В., Кустов Л.М., Тарасов А.Л., Ткаченко О.П. Активность Au-, Ni- и AuNi-катализаторов в реакциях паровой конверсии и окисления монооксида углерода // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. № 3. С. 326–333.

27. Gai Z., Howe J.Y., Guo J., Blom D.A., Plummer E.W., Shen J. Self-assembled FePt nanodot arrays with mono-dispersion and -orientation // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. P. 023107.

28. Abbott H.I., Aumer A., Lei Y., Asokan C., Meyer R.J., Sterrer M., Shaikhutdinov S., Freund H.J. CO adsorption on monometallic and bimetallic Au−Pd nanoparticles supported on oxide thin films // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. P. 17099–17104.

29. Napetschnig E., Schmid M., Varga P. Pd, Co and Co–Pd clusters on the ordered alumina film on NiAl(1 1 0): Contact angle, surface structure and composition // Surf. Sci. 2007. V. 601. P. 3233–3245.

30. Santra A.K., Yang F., Goodman D.W. The growth of Ag–Au bimetallic nanoparticles on TiO2(1 1 0) // Surf. Sci. 2004. V. 548. P. 324–332.

31. Park J. B., Ratliff J. S., Ma S., Chen D.A. In situ scanning tunneling microscopy studies of bimetallic cluster growth: Pt–Rh on TiO2(1 1 0) // Surf. Sci. 2006. V. 600. P. 2913–2923.

32. Davies R.J., Bowker M., Davies P.R. and Morgan D.J. A facile route to model catalysts: the synthesis of Au@Pd core–shell nanoparticles on γ-Fe2O3 (0001) // Nanoscale. 2013. V. 5. № 19. P. 9018–9022.

33. Гатин А.К., Гришин М.В., Гуревич С.А., Дохликова Н.В., Кирсанкин А.А., Кожевин В.М., Колченко Н.Н., Ростовщикова Т.Н., Харитонов В.А., Шуб Б.Р., Явсин Д.А. Взаимодействие водорода и кислорода на поверхности единичных наночастиц золота // Известия АН. Серия химическая. 2014. № 8. С.1696–1702.

34. 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.

35. Гришин М.В., Гатин А.К., Дохликова Н.В., Колченко Н.Н., Шуб Б.Р. Взаимодействие водорода и кислорода с биметаллическим наноструктурированным покрытием // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 11–12. С. 49–53.

36. Scanning Tunnelling Microscopy I. General Principles and Applications to Clean and Absorbate-Covered Surfaces / Ed. by H.-J. Guntherodt, R. Wiesendanger. Berlin: Springer- Verlag, 1994. 280 p.

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

38. Meyer E., Hug H. J., Bennewitz R. Scanning Probe Microscopy. Berlin. Springer. 2004. 210 p.

39. 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.

40. 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.

41. Гатин А.К., Гришин М.В., Далидчик Ф.И., Ковалевский С.А., Колченко Н.Н. Резонансная туннельная спектроскопия единичных поверхностных комплексов, образующихся при адсорбции воды на оксиде вольфрама // Химическая физика. 2006. Т. 25. № 6. С. 17–21.

42. Wohar M.M., Jagodzinski P.W. Infrared spectra of H2CO, H2 13CO, D2CO, and D2 13CO and anomalous values in vibrational force fields // J. Molecular Spectrosc. 1991. V. 148. № 1. P. 13–19.

43. Rothaemel M., Zanthoff H. W., Baerns M. Formation of CHO during interaction of CO and H2 on alumina-supported Pd catalysts // Catal. Lett. 1994. V. 28. № 2–4. P. 321–328.

44. Davar F., Fereshteh Z., Salavati-Niasari M. Nanoparticles Ni and NiO: Synthesis, characterization and magnetic properties // J. Alloys Compd. 2009. V. 476. № 1–2. P. 797–801.

45. Azadi P., Otomo J., Hatano H., Oshima Y., Farnood R. Interactions of supported nickel and nickel oxide catalysts with methane and steam at high temperatures // Chem. Eng. Sci. 2011. V. 66. № 18. P. 4196–4202.

46. Dmitriev S. Nanosensors engineering: II: superficial functionalization of SnO2 nanowire for sensing performance improvement // Int. J. Smart Sens. Intelligent Syst. 2010. V. 3. № 4. P. 807–819.

47. Kovalevskii S., Dalidchik F., Grishin M., Kolchenko N., Shub B. Scanning tunneling spectroscopy of vibrational transitions // Appl. Phys. A. 1998. V. 66. P. S125–S128.


Просмотров: 39


ISSN 1992-7223 (Print)