Bei 30 K adsorbiert Propen auf der Gold(110)*(1x2)-Oberfläche molekular mit einer Haftwahrscheinlichkeit von eins und in vollständig ungeordneter Weise. TD-Spektren im Temperaturbereich zwischen 100 K und 240 K zeigen drei Desorptionszustände ε, δ und γ mit Desorptionsenergien von bis zu 61 kJ/mol, die wahrscheinlich verschiedene Adsorptionsplätze innerhalb der Monolage (ML) repräsentieren. Im Submonolagenbereich bis 0.4 ML treten mit wachsender Bedeckung große Verschiebungen der ε-Desorptionsmaxima zu tieferen Temperaturen auf, die das Wirken repulsiver lateraler Kräfte zwischen den Adsorbatmolekülen anzeigen. Höhere Bedeckungen führen zur Adsorption in einer zweiten Propen-Lage (β-Zustand), die von der Kondensation in Multilagen (α-Zustand) energetisch noch unterscheidbar ist. Die Desorptionsenergie des Multilagen-α-Zustandes stimmt im Rahmen der Meßgenauigkeit mit der Sublimationsenthalpie von Propen überein. Die Adsorption von Propen erniedrigt die Austrittsarbeit der Goldoberfläche mit wachsender Bedeckung, was auf positive Polarisierung des Propenmoleküls durch das Goldsubstrat hinweist. Mit Erreichen der ML-Bedeckung beträgt die Austrittsarbeitsänderung -0.78 eV, das Anfangsdipolmoment des Adsorbatkomplexes bei Besetzung des ε-TD-Zustands 1.56 D. Die adsorptive Wechselwirkung findet wahrscheinlich unter Beteiligung des π(C=C)-Orbitals statt, starke Chemisorption konnte mittels UPS jedoch nicht beobachtet werden. Sauerstoff adsorbiert auf Gold nur molekular bei Temperaturen von etwa 50 K mit Bindungsenergien <12 kJ/mol, ohne dabei eine geordnete Adsorbatphase auszubilden. Die Aktivierung zur atomaren Adsorption kann bei tiefen Temperaturen (35 K) entweder durch Elektronenbeschuß kondensierter O2-Multilagen oder durch Elektronenbestrahlung während der O2-Begasung mit konstantem Dosierdruck von 2x10-8 mbar erfolgen. Beide Methoden führen zur dissoziativen Sauerstoff-Chemisorption, die gekennzeichnet ist durch die Besetzung zweier Hochtemperatur-TD-Zustände β2 (chemisorbierte O-Atome) und β1 (Oberflächen-Goldoxid Au2O3), bei etwa 560 K und 490 K. Desorption erfolgt ausschließlich assoziativ mit Aktivierungsenergien von bis zu 149 kJ/mol. Die Adsorption von atomarem Sauerstoff erfolgt ebenfalls vollständig ungeordnet und führt durch Aufrauhung zur Aufhebung der Fernordnung der Oberfläche. Sauerstoff beider Zustände ist für Oberflächenreaktionen mit Propen verfügbar. Während die fast vollständig O-vorbelegte Au-Fläche die adsorptive Propenbindung schwächt, erfolgt bei partieller O-Vorbelegung eine teilweise Stabilisierung des nachadsorbierten Propens. Für Partialoxidationen von Propen mit O-Atomen zu Propenoxid, Aceton, Acrolein und Acrylsäure zeigt die Au(110)-Oberfläche keine Aktivität. Propen wird schrittweise dehydriert und fragmentiert, was zur Desorption von CO2, H2O und CO führt. Nicht durch Oxidation entfernte Propen-Fragmente erhöhen die Aktivität der Au-Fläche und ermöglichen die Bildung geringer Mengen Propenoxid, Aceton und Arolein.
At 30 K propene adsorption occurs statistically with a sticking probability close to unity and does not form a phase with long-range order. TD-Spectra in the temperature range between 100 K and 240 K show three desorption states ε, δ and γ with desorption energies up to 61 kJ/mol representing different adsorption sites within the monolayer (ML). In the submonolayer range (<0.4 ML) the ε desorption maxima strongly shift to lower temperature with increasing coverages indicative of repulsive lateral interactions between the adsorpted molecules. Beyond 1 ML an additional β TD state appears that reflects the formation of the second adsorbed layer. Further increasing coverages then produce an α state due to multilayer condensation. Its heat of desorption agrees well with the heat of sublimation of solid propene. Propene adsorption lowers the work function of the gold surface as the molecule is positively polarized by the Au substrate. At a propene coverage of 1 ML the work function decreases by -0.78 eV, the intitial dipol moment of the adsorbate complex (ε TD state) amounts to 1.56 D. The electrostatic interaction likely involves the π(C=C) orbital but UV-PE-spectra did not provide any hints to a chemical bond formation. On gold surfaces oxygen adsorbs only molecularly with a binding energy <12 kJ/mol as evident from TD maxima that appear at temperatures below 50 K. Ordered O2 structures were not observed with LEED. An activation of the molecule causing fragmentation into O atoms can be achieved by either electron bombardment of condensed O2 multilayers or by maintaining a steady O2 pressure of 2x10-8 mbar during bombardment. Both methods of activation result in dissociative oxygen chemisorption and successive occupation of two high temperature TD states, β2 (chemisorbed atoms) and β1 (surface gold oxide Au2O3) at 560 K and 490 K. Oxygen atoms recombine before desorbing from the surface; the highest desorption energy could be determined as 149 kJ/mol. Atomic oxygen, too, does not form any ordered structures, but roughens the gold surface and finally destroys the long-range surface order. Atoms in both TD states are available for surface reactions with propene. While the almost fully O-precovered Au surface weakens the propene binding the partially O-precovered surface somewhat reinforces the propene adsorption. The Au(110) surface does not show any activity towards partial oxidation reactions of propene with oxygen atoms to propene oxid, acetone, acrylic acid or acrolein. O atoms seem to cause stepwise dehydrogenation of propene resulting in subsequent fragmentation and desorption of CO2, H2O and CO. There is strong evidence that after the initial reaction cycle carbon fragments are formed as an intermediate species enhancing the catalytic activity towards the partial oxidation of propene. Under these reaction conditions small amounts of propene oxid, acetone and acrolein could be detected.
