Участие поверхностного кислорода в стабилизации системы Rh/вопг по отношению к NO₂

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В работе с использованием метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) проведено сравнительное исследование характера взаимодействия NO₂ при комнатной температуре и давлении 10⁻⁵ мбар с двумя образцами высоко ориентированного пиролитического графита (ВОПГ), на поверхность которых был предварительно нанесен родий путем напыления в вакууме. Перед нанесением металла один из образцов ВОПГ был отожжен в вакууме при 600°C, а другой подвергнут бомбардировке ионами аргона с последующей выдержкой на воздухе при комнатной температуре в течение часа с целью введения в состав поверхности прочно связанных атомов кислорода. После нанесения родия на приготовленные два образца ВОПГ были получены модельные катализаторы, обозначенные как Rh/C и Rh/C(A)-O. Установлено, что взаимодействие NO₂ с Rh/C приводит к окислению графита с разрушением структуры поверхностного слоя. Частицы Rh остаются в металлическом состоянии, но при этом внедряются в приповерхностный слой углеродного носителя. При обработке в NO₂ образца Rh/C(A)-O, напротив, происходит частичное превращение нанесенного родия в RH₂O₃, тогда как графит окисляется в незначительной степени и сохраняет свою исходную структуру. Обсуждается роль поверхностного кислорода в стабилизации графита по отношению к окислению в NO₂.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. Ю. Смирнов

ФГБУН Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: smirnov@catalysis.ru
Россия, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

А. В. Калинкин

ФГБУН Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: smirnov@catalysis.ru
Россия, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

В. И. Бухтияров

ФГБУН Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Email: smirnov@catalysis.ru
Россия, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090

Список литературы

  1. Yermakov Y.I., Surovikin V. F., Plaksin G. V., Semikolenov V. A., Likholobov V. A., Chuvilin A. V., Bogdanov S. V. // React. Kinet. Catal. Lett. 1987. V. 33. P. 435.
  2. Simonov P.A., Likholobov V. A. Physicochemical Aspects of Preparation of Carbon-Supported Noble Metal Catalysts / In: Catalysis and Electrocatalysis at Nanoparticle Surfaces. CRC Press, Eds. A. Wieckowski, E. R. Savinova, C. G. Vayenas. 2003, Ch. 12, P. 409.
  3. Стахеев А.Ю., Ткаченко О. Р., Клементьев К. В., Grünert W., Брагина Г. О., Машковский И. С., Кустов Л. М. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. С. 122. (Stakheev A. Yu., Tkachenko O. P., Klement’ev K.V., Grünert W., Bragina G. O., Mashkovskii I. S., Kustov L. M. // Kinet. Catal. 2005. V. 46. P. 114.)
  4. Делий И.В., Симакова И. Л. // Изв. АН. Cер. хим. 2008. Т. 57. С. 2020. (Deliy I. V., Simakova I. L. // Russ. Chem. Bull. Int. Ed. 2008. V. 57. P. 2056.)
  5. Deliy I.V., Simakova I. L., Ravasio N., Psaro R. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. P. 170.
  6. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Симонов П. А., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. С. 602. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Simonov P. A., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2022. V. 63. P. 532.)
  7. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 568. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. P. 637.)
  8. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 893. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2020. V. 61. P. 907.)
  9. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Саланов А. Н., Сорокин А. М., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. С. 619. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Salanov A. N., Sorokin A. M., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2021. V. 62. P. 664.)
  10. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. С. 336. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. V. 64. P. 320.)
  11. Калинкин А.В., Сорокин А. М., Смирнов М. Ю., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. С. 371. (Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Smirnov M. Yu., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2014. V. 55. P. 354.)
  12. Moulder J.F., Stickle W. F., Sobol P. E., Bomben K. D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie: Perkin-Elmer Co, 1992.
  13. Yang D.-Q., Sacher E. // Surf. Sci. 2002. V. 504. P. 125.
  14. Rousseau B., Estrade-Szwarckopf H., Thomann A.-L., Brault P. // Appl. Phys. A. 2003. V. 77. P. 591.
  15. Blume R., Rosenthal D., Tessonnier J.-P., Li H., Knop-Gericke A., Schlogl R. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 2871.
  16. Susi T., Pichler T., Ayala P. // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. P. 177.
  17. Kovtun A., Jones D., Dell’Elce S., Treossi E., Liscio A., Palermo V. // Carbon. 2019. V. 143. P. 268.
  18. Stobinski L., Lesiak B., Malolepszy A., Mazurkiewicz M., Mierzwa B., Zemek J., Jiricek P., Bieloshapka I. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 2014. V. 195. P. 145.
  19. Merel P., Tabbal M., Chaker M., Moisa S., Margot J. // Appl. Surf. Sci. 1998. V. 136. P. 105.
  20. Utsumi S., Honda H., Hattori Y., Kanoh H., Takahashi K., Sakai H., Abe M., Yudasaka M., Iijima S., Kaneko K. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. P. 5572.
  21. Wang Z.-M., Kanoh H., Kaneko K., Lu G. Q., Do D. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1231.
  22. Martınez M.T., Callejas M. A., Benito A. M., Cochet M., Seeger T., Anson A., Schreiber J., Gordon C., Marhic C., Chauvet O., Fierro J. L.G., Maser W. K. // Carbon. 2003. V. 41. P. 2247.
  23. Yang D., Velamakanni A., Bozoklu G., Park S., Stoller M., Piner R. D., Stankovich S., Jung I., Field D. A., Ventrice C. A., Ruoff R. S. // Carbon. 2009. V. 47. P. 145.
  24. Hou S., Su S., Kasner M. L., Shah P., Patel K., Madarang C. J. // Chem. Phys. Lett. 2010. V. 501. P. 68.
  25. Figueiredo J.L., Pereira M. F.R. // Catal. Today. 2010. V. 150. P. 2.
  26. Ganguly A., Sharma S., Papakonstantinou P., Hamilton J. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 17009.
  27. Fu C., Zhao G., Zhang H., Li S. // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. V. 8. P. 6269.
  28. Weng-Sieh Z., Gronsky R., Bell A. T. // J. Catal. 1997. V. 170. P. 62.
  29. Kibis L.S., Stadnichenko A. I., Koscheev S. V., Zaikovskii V. I., Boronin A. I. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 19142.
  30. Peuckert M. // Surf. Sci. 1984. V. 141. P. 500.
  31. Tolia A.A., Smiley R. J., Delgass W. N., Takoudis C. G., Weaver M. J. // J. Catal. 1994. V. 150. P. 56.
  32. Dementjev A.P., Ivanov K. E., Tsyvkunova E. A. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 357. P. 1434.
  33. Oh Y.J., Yoo J. J., Kim Y. I., Yoon J. K., Yoon H. N., Kim J.-H., Park S. B. // Electrochim. Acta. 2014. V. 116. P. 118.
  34. Baird R.J., Ku R. C., Wynblatt P. // Surf. Sci. 1980. V. 97. P. 346.
  35. Baraldi A., Dhanak V. R., Kiskinova M., Rosei R. // Appl. Surf. Sci. 1994. V. 78. P. 445.
  36. Lizzit S., Baraldi A., Cocco D., Comelli G., Paolucci G., Rosei R., Kiskinova M. // Surf. Sci. 1998. V. 410. P. 228.
  37. Saito T., Esaka F., Furuya K., Kikuchi T., Imamura M., Matsubayashi N., Shimada H. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 1998. V. 88–91. P. 763.
  38. Bondino F., Comelli G., Baraldi A., Vesselli E., Rosei R., Goldoni A., Lizzit S. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 12534.
  39. Rodriguez J.A., Jirsak T., Dvorak J., Sambasivan S., Fischer D. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 319.
  40. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Бухтияров В. И. // ЖСХ. 2007. Т. 48. С. 1120. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Bukhtiyarov V. I. // J. Struct. Chem. 2007. V. 48. P. 1053.)
  41. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Дубков А. А., Вовк Е. И., Сорокин А. М., Низовский А. И., Карберри Б., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. С. 876. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Dubkov A. A., Vovk E. I., Sorokin A. M., Nizovskii A. I., Carberry B., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2008. V. 49. P. 831.)
  42. Haubrich J., Quiller R. G., Benz L., Liu Z., Friend C. M. // Langmuir. 2010. V. 26. P. 2445.
  43. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Назимов Д. А., Бухтияров В. И., Вовк Е. И., Ozenzoy E. // ЖСХ. 2014. Т. 55. С. 791. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Nazimov D. A., Bukhtiyarov V. I., Vovk E. I., Ozenzoy E. // J. Struct. Chem. 2014. V. 55. P. 757.)
  44. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Назимов Д. А., Токтарев А. В., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 547. (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Nazimov D. A., Toktarev A. V., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. P. 540.)
  45. Помогайло А.Д., Калинина К. С., Голубева Н. Д., Джардималиева Г. И., Помогайло С. И., Кнерельман Е. И., Протасова С. Г., Ионов А. М. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 704. (Pomogailo A. D., Kalinina K. S., Golubeva N. D., Dzhardimalieva G. I., Pomogailo S. I., Knerel’man E.I., Protasova S. G., Ionov A. M. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. P. 694.)
  46. Jeguirim M., Tschamber V., Brilhac J. F., Ehrburger P. // J. Anal. Appl. Pyrol. 2004. V. 72. P. 171.
  47. Gao X., Liu S., Zhang Y., Luo Z., Ni M., Cen K. // Fuel Proc. Technol. 2011. V. 92. P. 139.
  48. Fang M.-L., Chou M.-S., Chang C.-Y., Chang H.-Y., Chen C.-H., Lin S.-L., Hsieh Y.-K. // Aerosol Air Quality Res. 2019. V. 19. P. 2568.
  49. Belhachemi M., Jeguirim M., Limousy L., Addoun F. // Chem. Eng. J. 2014. V. 253. P. 121.
  50. Ghouma I., Jeguirim M., Limousy L., Bader N., Ouederni A., Bennici S. // Materials. 2018. V. 11. P. 622.
  51. Стахеев А.Ю., Ткаченко О. П., Капустин Г. И., Телегина Н. С., Баева Г. Н., Бруева Т. Р., Клементьев К. В., Грунерт В., Кустов Л. М. // Изв. АН. Cер. хим. 2004. № 3. С. 502. (Stakheev A. Yu., Tkachenko O. P., Kapustin G. I., Telegina N. S., Baeva G. N., Brueva T. R., Klementiev K. V., Grunert W., Kustov L. M. // Russ. Chem. Bull., Int. Ed. 2004. V. 53. P. 528.)
  52. Korovchenko P., Renken A., Kiwi-Minsker L. // Catal. Today. 2005. V. 102–103. P. 133.
  53. Mager N., Meyer N., Leonard A. F., Job N., Devillers M., Hermans S. // Appl. Catal. B: Environ. 2014. V. 148–149. P. 424.
  54. Jia N., Shi Y., Zhang S., Chen X., Chen P., An Z. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 8255.
  55. German D., Pakrieva E., Kolobova E., Carabineiro S. A.C., Stucchi M., Villa A., Prati L., Bogdanchikova N., Corberán V. C., Pestryakov A. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 115.
  56. Gao J., Guo Q. // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. P. 5412.
  57. Смирнов М.Ю., Калинкин А. В., Сорокин А. М., Саланов А. Н., Бухтияров В. И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 63. № 1. C. 3 (Smirnov M. Yu., Kalinkin A. V., Sorokin A. M., Salanov A. N., Bukhtiyarov V. I. // Kinet. Catal. 2023. V. 63. № 1. Р. 78)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры C1s образцов Rh/C (1) и Rh/C-A(O) (2) до (а) и после (б) взаимодействия с NO₂ в условиях, указанных в табл. 1.

Скачать (208KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры Rh3d образцов Rh/C (1) и Rh/C-A(O) (2) до (а) и после (б) взаимодействия с NO₂ в условиях, указанных в табл. 1.

Скачать (179KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры для образцов Rh/C (1) и Rh/C-A(O) (2) в регионе регистрации Оже-линий родия и углерода, записанные до (а) и после (б) взаимодействия с NO₂ в условиях, указанных в табл. 1.

Скачать (206KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры O1s для образцов Rh/C (1) и Rh/C-A(O) (2), записанные до (а) и после (б) взаимодействия с NO₂ в условиях, указанных в табл. 1.

Скачать (190KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры N1s для образцов Rh/C (1) и Rh/C-A(O) (2), записанные до (а) и после (б) взаимодействия с NO₂ в условиях, указанных в табл. 1.

Скачать (205KB)
Метаданные