Forecasting selectivity of Au-based partial oxidation catalysts via temperature programmed desorption studies on the Au(111) model catalyst

Altın tabanlı heterojen katalizörlerin seçici kısmi yükseltgeme kabiliyetlerinin endüstride kullanılan homojen katalizörlerle kıyaslanabilir ölçüde olması, altın tabanlı heterojen katalizörlerinin önemini vurgulamaktadır. Mevcut çalışmada, farklı organik bileşiklerin (alkol, aldehit, ester, vb.) kısmi yükseltgeme tepkimelerindeki davranışlarını belirlemek amacıyla model katalizör olarak düzlemsel Au(111) tek kristali kullanılmıştır. Farklı organik bileşiklerin temiz Au(111) kristali yüzeyindeki kararlılıkları araştırılmıştır. Organik bileşiklerin Au(111) kristali üzerindeki kararlılığı, bu bileşiklerin farklı ürünler vermeleri bakımından önem arzetmektedir. Ultra yüksek vakum şartlarında gerçekleştirilen tepkimelerde, organik bileşikler ile temiz Au(111) kristali arasındaki etkileşimler, sıcaklık programlı desorpsiyon (TPD), x-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), ve düşük enerjili elektron kırınımı (LEED) gibi yüzey hassas yöntemlerle analiz edilmiştir. Organik bileşikler, Au(111) yüzeyine sıvı azot sıcaklığında dozlanmıştır. Kullanılan bütün organik bileşikler ayrışmasız olarak yüzeyden ayrılmıştır ve bu bileşiklerin Au(111) yüzeyinde farklı davranışları saptanmıştır. Bütün organik bileşikler çoklu katman ve tek katman olmak üzere ayrı sıcaklıklarda yüzeyden ayrılmışlardır, fakat bunun yanında aldehit ve eterler yüzeyde polimerleşerek çoklu ve tekli katman dışındaki sıcaklıklarda da yüzeyden salınım göstermişlerdir. Desorpsiyon sinyalleri, çoklu katman salınımında sıfırıncı-derece salınım kinetiğine uygunken, tek katman salınım sinyalleri birinci-derece salınım kinetiğine uymaktadır. Organik bileşiklerin çoklu katman salınımlarında amorf ve kristal yapılara ait olan iki farklı sinyal elde edilmiştir. Yapılan bu çalışmada kullanılan organik bileşiklerin Au(111) yüzeyinde tutunma sürelerinin düşük olduğu gözlenmiş ve bu da ürünlerin tamamen yükseltgenmeden kısmi yükseltgenme ürünü olarak kalacağını işaret etmektedir. Gerçekleştirilen bu adsorpsiyon ve desorpsiyon tepkimeleri, kısmi yükseltgemeli eşlenme tepkimelerinin mekanizmasını aydınlatmada önemli ölçüde yardımcı olacaktır.