Local Reaction Kinetics by Imaging: CO Oxidation on Polycrystalline Platinum

Abstract

The locally resolved kinetics of CO oxidation on individual (111), (110) and (100) domains of a polycrystalline Pt foil were obtained by intensity analysis of video-PEEM images (see picture), and are compared to the global kinetics determined simultaneously by mass spectroscopy. The individual domains behave independently, with the propagating reaction fronts being confined within the grain boundaries

Lokale katalytische Zündung der CO‐Oxidation auf individuellen niedrig‐indizierten Pt‐ und Pd‐Oberflächen: kombinierte PEEM‐, MS‐ und DFT‐Untersuchungen

“…[5,6] Solch ein Übergang in der Oxidationsreaktion von Kohlenmonoxid ist ein Phänomen rein kinetischen Ursprungs, [7,8] welches hauptsächlich durch Variation des CO/ O 2 -Verhältnisses ausführlich untersucht wurde. [9][10][11][12] Hier stellen wir eine experimentelle und theoretische Untersuchung der katalytischen Zündung der CO-Oxidationsreaktion unter Hochvakuumbedingungen (10 À5 mbar Bereich) auf mm-großen (hkl)-Domänen einer polykristallinen Pt-sowie Pd-Folie vor. Besonderes Gewicht wird auf lokale kinetische Messungen gelegt, die einen direkten Vergleich der Reaktionseigenschaften von niedrig-indizierten Pt(hkl)-und Pd(hkl)-Domänen ermçglichen.…”

“…[12] Die Idee des Experiments beruht darauf, dass die lokale Photoemissionsintensität über die lokale Austrittsarbeit direkt von der lokalen CO-bzw. Sauerstoffbedeckung abhängt.…”

“…Sauerstoffbedeckung abhängt. Da die CO-oder Sauerstoffbedeckung die Bildungsgeschwindigkeit von CO 2 bestimmt, [13] [12] Die einzelnen (hkl)-Domänen wiesen voneinander unabhängige, den entsprechenden Einkristallen analoge Reaktionseigenschaften auf. Weiterhin ist die Summe aus den lokalen kinetischen Diagrammen für die einzelnen Domänen gleich dem globalen kinetischen Diagramm, das mithilfe von Massenspektrometrie (MS) für die gesamte Probe ermittelt wurde (dies bedeutet, dass die Korngrenzen nicht wesentlich zur Gesamtreaktivität beitragen und dass alle relevanten katalytischen Prozesse erfasst wurden).…”

“…Weiterhin ist die Summe aus den lokalen kinetischen Diagrammen für die einzelnen Domänen gleich dem globalen kinetischen Diagramm, das mithilfe von Massenspektrometrie (MS) für die gesamte Probe ermittelt wurde (dies bedeutet, dass die Korngrenzen nicht wesentlich zur Gesamtreaktivität beitragen und dass alle relevanten katalytischen Prozesse erfasst wurden). [12] In der vorliegenden Arbeit wird dieser Ansatz auf Pd-Proben und die Reaktionszündung auf Pt-und Pd-Folie unter isobaren Bedingungen erweitert.…”

“…Beide Folien bestehen aus bis zu 100 mm großen Kristalliten unterschiedlicher Oberflächenorientierung, die durch Analyse der Austrittsarbeit bestimmt wurde. [12] hçheren CO-Partialdruck stattfindet als für Pt, und dass der umgekehrte Übergang t B ebenfalls bei einem hçheren COzu-Sauerstoff-Verhältnis stattfindet als für Pt. Anders ausgedrückt ist Pd unter den vorliegenden Bedingungen der bessere (da CO-tolerantere) Katalysator als Pt, da mehr CO nçtig ist, um die Pd Oberfläche zu vergiften und ein niedrigeres Sauerstoff-zu-CO-Verhältnis ausreicht, um die PdOberfläche zu "reaktivieren".…”