水素の活性化、スピルオーバー、およびPD-AU単一原子合金による脱着の制御

水素化触媒の主要な記述子は、H2活性化のための活性部位の性質と表面へのH原子の吸着強度です。希釈PD-AU表面合金と密度官能理論計算の原子的に分解されたモデルシステムを使用して、H2活性化、拡散、および脱着の重要な側面を決定します。Au（111）のPdモノマーは、85 Kという低い温度でのH2の解離的吸着を触媒します。H原子はPDサイトで主sを擁し、純粋なPD（175対310 k）の温度よりも大幅に低い温度で脱着します。この容易なH2活性化とH原子中間体の弱い吸着は、活性および選択的水素化の重要な要件です。また、低温H2脱着によって証明されるように、H原子にPDからAuサイトに波及するように強制するのに十分な一般的な触媒毒、COの弱い吸着を示します。

Key descriptors in hydrogenation catalysis are the nature of the active sites for H2 activation and the adsorption strength of H atoms to the surface. Using atomically resolved model systems of dilute Pd-Au surface alloys and density functional theory calculations, we determine key aspects of H2 activation, diffusion, and desorption. Pd monomers in a Au(111) surface catalyze the dissociative adsorption of H2 at temperatures as low as 85 K, a process previously expected to require contiguous Pd sites. H atoms preside at the Pd sites and desorb at temperatures significantly lower than those from pure Pd (175 versus 310 K). This facile H2 activation and weak adsorption of H atom intermediates are key requirements for active and selective hydrogenations. We also demonstrate weak adsorption of CO, a common catalyst poison, which is sufficient to force H atoms to spill over from Pd to Au sites, as evidenced by low-temperature H2 desorption.