Изучение адсорбции NO, CO и водорода и их взаимодействия на структурно неоднородных поверхностях Pt(100)

• Автор: Вовк, Евгений Иванович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 135 с.

Оглавление

Список обозначений и сокращений

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Структура поверхностей Р1 0

1 .2. Адсорбционные состояния 0, СО и водорода на поверхностях Р1

1.2.1. 0 на поверхностях Р1

1.2.2. СО на поверхностях Р1

1.2.3. Водород на поверхностях 1Л

1.3. Адсорбция 0 на Р1 0

1.3.1. Адсорбция 0 на поверхности Р1 01х1

1.3.2. Адсорбция 0 на поверхности Р1 ЮОЬех
1.4. Адсорбция СО на Р1 0
1.4.1. Адсорбция СО на Р1 01 х 1
1.4.2. Адсорбция СО на П 0Ьех 2В
1.5. Форма адсорбционного островка
1.6. Адсорбция водорода на 1Л 0
1.7. Реакция 0 СО на поверхностях Р1 0
1.8. Реакция 0 с водородом на поверхностях Р1 0
Заключение из литературного обзора
2. Экспериментальная часть
2.1. Устройство сверхвысоковакуумной установки АОН80
2.2. Экспериментальные методы исследования
2.2.1. Спектроскопия характеристических потерь энергий электронов высокого
разрешения
2.2.2. Термодесорбционная масс спектрометрия
2.3. Методика проведения экспериментов
2.3.1. Условия проведения экспериментов. Получение сверхвысокого вакуума
2.3.2. Методика приготовления чистых поверхностей Ьех и 1 х 1
3. Результаты и обсуждение
3.1. Адсорбция 0 и СО на регулярных поверхностях Р1 01 х 1 и 1Л 0Ьех
3.2. Адсорбция 0, СО и дейтерия на структурно неоднородных поверхностях
РОО
3.2.1. Методика приготовления чистых структурно неоднородных
поверхностей. Адсорбция дейтерия
3.2.2. Адсорбция 0 и СО
3.3. Формирование адсорбционною слоя ii4 на поверхности 0x
при 0 К
3.3.1. Адсорбция СО на 0., содержащую островки 01 1
3.3.2. Адсорбция 0 на 0x, содержащую
3.3.3. Вытеснение и СОа ит адсорбционных слоев
3.4. Реакция в смешанных островках х 1 на поверхности 0x
3.4.1. Поверхностный взрыв
3.4.2. Кинетический изотопный эффект
3.4.3. Энергии активации реакции поверхностного взрыва
3.5. Низкотемпературная реакция между 0 и СО на 0 1x1
3.6. Влияние островков 1 х 1 и СОа 1 х 1 на адсорбцию водорода на поверхности 0x
3.6.1. Формирование смешанного адсорбционного слоя и
3.6.2. Адсорбция водорода в присутствии островков 1x1
3.6.3. Геометрическая модель адсорбции водорода в кольцеобразной области вокруг островков
3.6.4. Механизм поверхностного взрыва в реакции 2
Выводы
Литература


После выполнения указанной последовательности операций поверхность показывает четкую дифракционную картину 1x1. По данным 2,,, полученная по данной методике поверхность содержит небольшое количество водорода 0. Согласно недавним исследованиям, проведенным в нашей лаборатории, было показано, что атомы водорода входят в состав 2 частиц . По всей видимости, эти частицы играют стабилизирующую роль, поскольку при попытке их удаления происходит реконструкция поверхности 1x1 x. В работе было показано, что для получения качественной поверхности 1x1 необходимо повторит ь указанную последовательность операций несколько раз. Методика Бонзсля является наиболее распространенной, однако существуют и другие способы получения нереконструированной 1x1 поверхности. Вес они основаны на способности некоторых газов реконструировать поверхность 0x при адсорбции. Ниже описано еще несколько способов получения поверхности 1x1. Чистая 0 1x1 может быть получена путем адсорбции СО, вызывающей реконструкцию фазы x в 1x1, с последующей реакцией с ионами кислорода . Оставшийся после обработки на поверхности кислород может быть удален реакцией с водородом при комнатной температуре, а возникающий при этом адсорбированный водород удаляется термодесорбцией, как и в четвертой стадии методики Бонзеля. Другой способ основан на реконструктивной адсорбции хлора на изначально чистой x поверхности. При комнатной температуре хлор адсорбируется диссоциативно, и при насыщении поверхности протекает полная обратная реконструкция поверхности в фазу 1x1. Как было обнаружено, дальнейшая реакция с водородом из газовой фазы при Т 0 К происходит с сохранением структуры нереконструированной поверхности . При этом к окончанию реакции ее скорость значительно падает, и на поверхности остается небольшое количество непрореагировавшего хлора, который, как предполагают, стабилизирует переконструированную поверхность. Еще один способ получения чистой 0x поверхности, описанный в работе , основан на реконструктивной адсорбции кислорода при повышенной температуре 0 К, при которой коэффициент прилипания имеет максимальное значение . Молекулы кислорода при адсорбции диссоциируют. Удаляют образовавшиеся при этом восстановлением в водороде при 0 К. После последующего нагрева в вакууме до температуры 5 К с целыо удаления с поверхности водорода поверхность характеризовалась хорошо выраженной 1x1 дифракционной картиной. Известно, что адсорбция водорода при температуре 0 К также приводит к реконструкции поверхности ,,. Однако, при этом реконструкция не протекает до конца. В литературе такую поверхность называют xi . Возможно, энергии, высвобождающейся при. Однако, в работе был предложен способ получения более совершенной чистой 01 х 1 поверхности, основанный на адсорбции водорода. Сначала при температуре 0 К была произведена адсорбция водорода и получена Ixi поверхность, содержащая адсорбированный водород, затем кристалл нагрели до 5 К, что ниже температуры, при которой поверхность ПОЛНОСТЬЮ освобождается от и переходит в x фазу, и повторили процедуру адсорбции водорода. После нескольких циклов, состоящих из экспозиции в водороде и нагрева кристалла до температуры, возрастающей от цикла к циклу в интервале 55 К, удалось получить чистую нереконструировннную 1x1 поверхность. Безусловно, данная методикаявляется наиболее трудоемкой из всех выше описанных, хотя, с другой стороны, для приготовления используется обработка только одним газом, водородом. Стоит отметить, что нагрев полученной таким способом 1x1 поверхности даже до 5 не приводит к ее реконструкции в x фазу. Нереконструировапная 1x1 поверхность в чистом состоянии не является устойчивой и при нагреве переходит обратно в гексагональную. По литературным данным, атомная плотность в поверхностном слое со структурой 1x1 составляет 1. Температура реконструкции поверхности в x зависит от способа приготовления фазы 1x1, что, повидимому, связано с различной природой частиц, которые в незначительных количествах присутствуют на 1x1 поверхности и стабилизируют ее, а также с различиями в морфологии поверхности 1x1.