从非稳态催化剂测量瞬态反应速率
化学物理
2021-03-08 v1
摘要
迄今为止，可用于测量异相催化剂上反应速率常数的方法都要求催化剂在较长测量时间内稳定。但催化剂常常是非稳态的，它们可能在反应条件下被活化或因使用而中毒。因此亟需发展具有高数据采集速率的动力学方法，以便能在非稳态催化剂上测量瞬态速率。本工作中，我们提出利用高重复频率脉冲激光电离与高速离子成像探测的速度分辨动力学方法。反应由入射表面的分子束脉冲引发，产物生成速率由高重复频率的激光脉冲序列观测。离子成像提供每一激光脉冲下脱附产物通量（反应速率）随反应时间的变化。我们以 10 Hz 脉冲 CO 分子束脉冲列引发 Pd(332) 上的 CO 脱附来演示该方法——脱附 CO 由 1 kHz Ti:Sapphire 激光通过非共振多光子电离每毫秒检测一次。该方法克服了以往实验中需在 CO 与激光脉冲间耗时扫描延迟的做法，其数据采集速率提高 10–1000 倍。我们还将该方法应用于 Pd(332) 上的 CO 氧化——在 CO 束滴定 O 饱和表面的氧原子时，我们记录了 CO 生成的动力学迹线。这在单次实验中给出了反应速率随 O 覆盖度的函数。我们利用此在扩散控制条件下产生受控但非均匀混合的反应物样品以测量反应速率。
引用
@article{arxiv.2008.13477,
title = {Measuring transient reaction rates from non-stationary catalysts},
author = {Dmitriy Borodin and Kai Golibrzuch and Michael Schwarzer and Jan Fingerhut and Georgios Skoulatakis and Dirk Schwarzer and Thomas Seelemann and Theofanis Kitsopoulos and Alec M. Wodtke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13477},
year = {2021}
}
备注
submitted to ACS-Cataslysis