Participation of Surface Oxygen in the Stabilization of the Rh/HOPG System with Respect to NO₂

M. Yu. Smirnov; Смирнов М. Ю.; A. V. Kalinkin; Калинкин А. В.; V. I. Bukhtiyarov; Бухтияров В. И.

doi:10.31857/S0453881124010089

Participation of Surface Oxygen in the Stabilization of the Rh/HOPG System with Respect to NO₂

Autores: Smirnov M.Y.¹, Kalinkin A.V.¹, Bukhtiyarov V.I.¹
Afiliações:
1. Boreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
Edição: Volume 65, Nº 1 (2024)
Páginas: 87-97
Seção: ARTICLES
URL: https://cardiosomatics.ru/0453-8811/article/view/660354
DOI: https://doi.org/10.31857/S0453881124010089
EDN: https://elibrary.ru/GZIYAU
ID: 660354

Citar

Texto integral

Acesso aberto
Acesso é fechado

Acesso está concedido
Acesso é fechado

Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo
Texto integral
Sobre autores
Bibliografia
Arquivos suplementares
Estatísticas

Resumo

In this work, using the method of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a comparative study of the nature of the interaction of NO₂ at room temperature and a pressure of 10⁻⁵ mbar with two samples of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), on the surface of which rhodium was preliminarily deposited by vacuum deposition, was carried out. Before metal deposition, one of the HOPG samples was annealed in vacuum at 600°C, and the other was subjected to bombardment with argon ions, followed by exposure to air at room temperature for an hour in order to introduce strongly bound oxygen atoms into the surface composition. After deposition of rhodium on two samples of HOPG prepared, two model catalysts were obtained, designated as Rh/C and Rh/C(A)-O. It was found that the interaction of NO₂ with Rh/C led to the oxidation of graphite with the destruction of the surface layer. The Rh particles remained in the metallic state, but at the same time they were introduced into the near-surface layer of the carbon support. On the contrary, when the Rh/C(A)-O sample was treated with NO₂, the deposited rhodium was partially converted into RH₂O₃, while the graphite was oxidized to an insignificant degree and retained its original structure. The role of surface oxygen in the stabilization of graphite with respect to oxidation to NO₂ was discussed.

Palavras-chave

rhodium, highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), NO₂, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)

Texto integral

Bibliografia

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.
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.
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.)
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.)
Deliy I.V., Simakova I. L., Ravasio N., Psaro R. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. P. 170.
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.)
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.)
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.)
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.)
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.)
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.)
Moulder J.F., Stickle W. F., Sobol P. E., Bomben K. D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie: Perkin-Elmer Co, 1992.
Yang D.-Q., Sacher E. // Surf. Sci. 2002. V. 504. P. 125.
Rousseau B., Estrade-Szwarckopf H., Thomann A.-L., Brault P. // Appl. Phys. A. 2003. V. 77. P. 591.
Blume R., Rosenthal D., Tessonnier J.-P., Li H., Knop-Gericke A., Schlogl R. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 2871.
Susi T., Pichler T., Ayala P. // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. P. 177.
Kovtun A., Jones D., Dell’Elce S., Treossi E., Liscio A., Palermo V. // Carbon. 2019. V. 143. P. 268.
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.
Merel P., Tabbal M., Chaker M., Moisa S., Margot J. // Appl. Surf. Sci. 1998. V. 136. P. 105.
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.
Wang Z.-M., Kanoh H., Kaneko K., Lu G. Q., Do D. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1231.
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.
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.
Hou S., Su S., Kasner M. L., Shah P., Patel K., Madarang C. J. // Chem. Phys. Lett. 2010. V. 501. P. 68.
Figueiredo J.L., Pereira M. F.R. // Catal. Today. 2010. V. 150. P. 2.
Ganguly A., Sharma S., Papakonstantinou P., Hamilton J. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 17009.
Fu C., Zhao G., Zhang H., Li S. // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. V. 8. P. 6269.
Weng-Sieh Z., Gronsky R., Bell A. T. // J. Catal. 1997. V. 170. P. 62.
Kibis L.S., Stadnichenko A. I., Koscheev S. V., Zaikovskii V. I., Boronin A. I. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 19142.
Peuckert M. // Surf. Sci. 1984. V. 141. P. 500.
Tolia A.A., Smiley R. J., Delgass W. N., Takoudis C. G., Weaver M. J. // J. Catal. 1994. V. 150. P. 56.
Dementjev A.P., Ivanov K. E., Tsyvkunova E. A. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 357. P. 1434.
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.
Baird R.J., Ku R. C., Wynblatt P. // Surf. Sci. 1980. V. 97. P. 346.
Baraldi A., Dhanak V. R., Kiskinova M., Rosei R. // Appl. Surf. Sci. 1994. V. 78. P. 445.
Lizzit S., Baraldi A., Cocco D., Comelli G., Paolucci G., Rosei R., Kiskinova M. // Surf. Sci. 1998. V. 410. P. 228.
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.
Bondino F., Comelli G., Baraldi A., Vesselli E., Rosei R., Goldoni A., Lizzit S. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 12534.
Rodriguez J.A., Jirsak T., Dvorak J., Sambasivan S., Fischer D. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 319.
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.)
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.)
Haubrich J., Quiller R. G., Benz L., Liu Z., Friend C. M. // Langmuir. 2010. V. 26. P. 2445.
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.)
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.)
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.)
Jeguirim M., Tschamber V., Brilhac J. F., Ehrburger P. // J. Anal. Appl. Pyrol. 2004. V. 72. P. 171.
Gao X., Liu S., Zhang Y., Luo Z., Ni M., Cen K. // Fuel Proc. Technol. 2011. V. 92. P. 139.
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.
Belhachemi M., Jeguirim M., Limousy L., Addoun F. // Chem. Eng. J. 2014. V. 253. P. 121.
Ghouma I., Jeguirim M., Limousy L., Bader N., Ouederni A., Bennici S. // Materials. 2018. V. 11. P. 622.
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.)
Korovchenko P., Renken A., Kiwi-Minsker L. // Catal. Today. 2005. V. 102–103. P. 133.
Mager N., Meyer N., Leonard A. F., Job N., Devillers M., Hermans S. // Appl. Catal. B: Environ. 2014. V. 148–149. P. 424.
Jia N., Shi Y., Zhang S., Chen X., Chen P., An Z. // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. P. 8255.
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.
Gao J., Guo Q. // Appl. Surf. Sci. 2012. V. 258. P. 5412.
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)