dc.contributor.author
Spreine, Inga
dc.date.accessioned
2018-06-08T00:18:26Z
dc.date.available
2012-09-10T07:36:11.523Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/11760
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-15958
dc.description.abstract
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.
de
dc.description.abstract
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.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
propene adsorption on gold
dc.subject
partial oxidation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
Untersuchungen zur Adsorption von Propen und Reaktion mit Sauerstoff auf der
Au(110)*(1x2)-Oberfläche
dc.contributor.contact
spreine@chemie.fu-berlin.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Klaus Christmann
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Thomas Risse
dc.date.accepted
2012-08-28
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000039012-7
dc.title.translated
Investigations of adsorption of propene and reaction with oxygen on the
Au(110)*(1x2) surface
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000039012
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012008
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access