Кинетика и катализ, 2021, T. 62, № 5, стр. 619-632

Взаимодействие NO2 с наночастицами родия, нанесенными на поверхность высоко ориентированного пиролитического графита (ВОПГ) при комнатной температуре

М. Ю. Смирнов a*, А. В. Калинкин a, А. Н. Саланов a, А. М. Сорокин a, В. И. Бухтияров a

a ФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН
630090 Новосибирск, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Россия

* E-mail: smirnov@catalysis.ru

Поступила в редакцию 27.05.2021
После доработки 06.06.2021
Принята к публикации 06.06.2021

Аннотация

Методом вакуумного напыления приготовлены образцы наночастиц родия на поверхности высоко ориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и исследовано их взаимодействие с диоксидом азота с применением методов рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и растровой электронной микроскопии (РЭМ). В исходном состоянии частицы металлического родия с размером ∼2–5 нм собраны в агрегаты, локализованные на ступенях, а также на террасах, вероятно, в области расположения структурных дефектов. После обработки в NO2 при комнатной температуре и давлении 10–6 и 10–5 мбар наблюдается окисление углерода, сопровождаемое разрушением структуры 12–15 графеновых слоев на поверхности ВОПГ. В этих условиях родий сохраняет металлическое состояние, и происходит инкапсулирование частиц Rh углеродом. Проведено сравнение с результатами, полученными при взаимодействии NO2 с наночастицами Pt и Pd, нанесенными на поверхность ВОПГ.

Графический реферат

Ключевые слова: родий, палладий, платина, высоко ориентированный пиролитический графит (ВОПГ), NO2, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), растровая электронная микроскопия (РЭМ)

DOI: 10.31857/S0453881121050129

Список литературы

  1. Kainulainen T.A., Niemela M.K., Krause A.O.I. // J. Mol. Cat. A: Chem. 1999. V. 140. P. 173.

  2. Ukisu Y., Miyadera T. // React. Kinet. Catal. Lett. 2004. V. 81. P. 305.

  3. 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.

  4. Делий И.В., Симакова И.Л. // Изв. Акад. Наук, сер. хим. 2008. Т. 57. С. 2020.

  5. Deliy I.V., Simakova I.L., Ravasio N., Psaro R. // Appl. Catal. A: Gen. 2009. V. 357. P. 170.

  6. Chatterjee M., Ishizaka T., Suzuki A., Kawanami H. // Chem. Commun. 2013. V. 49. P. 4567.

  7. Hattori T., Ida T., Tsubone A., Sawama Y., Monguchi Y., Sajiki H. // Eur. J. Org. Chem. 2015. P. 2492.

  8. Kordouli E.,Kordulis Ch., Lycourghiotis A., Cole R., Vasudevan P.T., Pawelec B., Fierro J.L.G. // Mol. Catal. 2017. V. 441. P. 209.

  9. Monguchi Y., Mizuno M., Ichikawa T., Fujita Y., Murakami E., Hattori T., Maegawa T., Sawama Y., Sajiki H. // J. Org. Chem. 2017. V. 82. P. 10939.

  10. Katayama Y., Aoyagi M., Matsumoto T., Harada H., Simion A.M., Egashira N., Mitoma Y., Simion C. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2017. V. 24. P. 591.

  11. Song S., Wang Y., Yan N. // Molec. Cat. 2018. V. 454. P. 87.

  12. Althikrallah H., Kunstmann-Olsen C., Kozhevnikova E.F., Kozhevnikov I.V. // Catalysts. 2020. V. 10. P. 1171.

  13. Martin-Martinez M., Rodriguez J.J., Baker R.T., Gymez-Sainero L.M. // Chem. Eng. J. 2020. V. 397. P. 125479.

  14. Prasad K.V., Chaudhari R.V. // J. Cat. 1994. V. 145. P. 204.

  15. Matsumoto K., Dougomori K., Tachikawa S., Ishii T., Shindo M. // Org. Lett. 2014. V. 16. P. 4754.

  16. Matsumoto K., Yoshida M., Shindo M. // Angew. Chem. Int. Ed. 2016. V. 55. P. 5272.

  17. Sawama Y., Asai S., Monguchi Y., Sajiki H. // Chem. Rec. 2016. V. 16. P. 261.

  18. Wilde C.A., Ryabenkova Y., Firth I.M., Pratt L., Railton J., Bravo-Sanchez M., Sano N., Cumpson P.J., Coates P.D., Liu X., Conte M. // Appl. Catal. A: Gen. 2019. V. 570. P. 271.

  19. Matsumoto K., Kobayashi Y., Hirokane T., Yoshida M. // Chem. Pharm. Bull. 2020. V. 68. P. 167.

  20. Бухтияров В.И., Слинько М.Г. // Успехи химии. 2001. Т. 70. С. 167.

  21. Анаников В.П., Хемчян Л.Л., Иванова Ю.В., Бухтияров В.И., Сорокин А.М., Просвирин И.П., Вацадзе С.З., Медведько А.В., Нуриев В.Н., Дильман А.Д., Левин В.В., Коптюг И.В., Ковтунов К.В., Живонитко В.В., Лихолобов В.А. и др. // Успехи химии. 2014. Т. 83. С. 885.

  22. Smirnov M.Yu., Kalinkin A.V., Vovk E.I., Simonov P.A., Gerasimov E.Yu., Sorokin A.M., Bukhtiyarov V.I. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 428. P. 972.

  23. Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Сорокин А.М., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 568.

  24. Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Сорокин А.М., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. С. 893.

  25. Калинкин А.В., Сорокин А.М., Смирнов М.Ю., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. С. 371.

  26. Смирнов М.Ю., Вовк Е.И., Нартова А.В., Калинкин А.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2018. Т. 59. С. 631.

  27. Калинкин А.В., Смирнов М.Ю., Бухтияров А.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 785.

  28. Калинкин А.В., Смирнов М.Ю., Клембовский И.О., Сорокин А.М., Гладкий А.Ю., Бухтияров В.И. // ЖСХ. 2018. Т. 59. С. 1785.

  29. Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie: Perkin-Elmer Co, 1992.

  30. Schnyder B., Alliata D., Kotz R., Siegenthaler H. // Appl. Surf. Sci. 2001.V. 173. P. 221.

  31. Yang D.-Q., Sacher E. // Surf. Sci. 2002. V. 504. P. 125.

  32. Rousseau B., Estrade-Szwarckopf H., Thomann A.-L., Brault P. // Appl. Phys. A. 2003. V. 77. P. 591.

  33. Blume R., Rosenthal D., Tessonnier J.-P., Li H., Knop-Gericke A., Schlogl R. // ChemCatChem. 2015. V. 7. P. 2871.

  34. Susi T., Pichler T., Ayala P. // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. P.177.

  35. Paredes J.I., Martınez-Alonso A., Tascon J.M.D. // Langmuir. 2007. V. 23. P. 8932.

  36. Favaro M., Agnoli S., Perini L., Durante C., Gennaro A., Granozzi G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. P. 2923.

  37. 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.

  38. Demoisson F., Raes M., Terryn H., Guillot J., Migeon H.-N., Reniers F // Surf. Interface Anal. 2008. V. 40. P. 566.

  39. Sandhu J., Chauhan A.K.S., Govind. // J. Nanopart. Res. 2011. V. 13. P. 3503.

  40. Figueiredo J.L., Pereira M.F.R. // Catal. Today. 2010. V. 150. P. 2.

  41. Wang Z.-M., Kanoh H., Kaneko K., Lu G.Q., Do D. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1231.

  42. Fu C., Zhao G., Zhang H., Li S. // Int. J. Electrochem. Sci. 2013. V. 8. P. 6269.

  43. Saravanan M., Girisun T.C.S., Rao S.V. // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 5. P. 9929.

  44. 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.

  45. 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.

  46. Hou S., Su S., Kasner M.L., Shah P., Patel K., Madarang C.J. // Chem. Phys. Lett. 2010. V. 501. P. 68.

  47. Ganguly A., Sharma S., Papakonstantinou P., Hamilton J. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. P. 17009.

  48. 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.

  49. Jena G., Vanithakumari S.C., Thinaharan C., George R.P., Mudali U.K. // J. Bio. Tribol. Corrosion. 2018. V. 4. P. 20.

  50. http://xpspeak.software.informer.com/4.1/

  51. Haerle R., Riedo E., Pasquarello A., Baldereschi A. // Phys. Rev. B. 2001. V. 65. P. 045101.

  52. Shinotsuka H., Tanuma S., Powell C.J., Penn D.R. // Surf. Interf. Anal. 2015. V. 47. P. 871.

  53. Dementjev A.P., Ivanov K.E., Tsyvkunova E.A. // Appl. Surf. Sci. 2015. V. 357. P. 1434.

  54. Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2019. Т. 60. С. 798.

  55. Baird R.J., Ku R.C., Wynblatt P. // Surf. Sci. 1980. V. 97. P. 346.

  56. Baraldi A., Dhanak V.R., Kiskinova M., Rosei R. // Appl. Surf. Sci. 1994. V. 78. P. 445.

  57. Lizzit S., Baraldi A., Cocco D., Comelli G., Paolucci G., Rosei R., Kiskinova M. // Surf. Sci. 1998. V. 410. P. 228.

  58. 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.

  59. Bondino F., Comelli G., Baraldi A., Vesselli E., Rosei R., Goldoni A., Lizzit S. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 12534.

  60. Requejo F.G., Hebenstreit E.L.D., Ogletree D.F., Salmeron M. // J. Catal. 2004. V. 226. P. 83.

  61. Nakamura I., Kobayashi Y., Hamada H., Fujitani T. // Surf. Sci. 2006. V. 600. P. 3235.

  62. Stanczyk K., Dziembaj R., Piwowarsca Z., Witkowski S. // Carbon. 1995. V. 33. P. 1383.

  63. Pels J.R., Kapteijn F., Moulijn J.A., Zhu Q., Thomas K.M. // Carbon. 1995. V. 33. P. 1641.

  64. Biniak S., Szymanski G., Siedlewski J., Swiatkowski A. // Carbon. 1997. V. 35. P. 1799.

  65. Ghosh B., Sarma S., Pontsho M., Ray S.C. // Diamond Relat. Mater. 2018. V. 89. P. 35.

  66. Kostecki R., Schnyder B., Alliata D., Song X., Kinoshita K., Kotz R. // Thin Solid Films. 2001. V. 396. P. 36.

  67. Root T.W., Schmidt L.D., Fisher G.B. // Surf. Sci. 1983. V. 134. P. 30.

  68. Jansen M.M.M., Caniaz O., Nieuwenhuys B.E., Niemantsverdriet J.W.H. // Langmuir. 2010. V. 26. P. 16239.

  69. Sjovall P., So S.K., Kasemo B., Franchy R., Ho W. // Chem. Phys. Lett. 1990. V. 172. P. 125.

  70. Campbell C.T., White J.M. // Appl. Surf. Sci. 1978. V. 1. P. 347.

  71. Schmatloch V., Kruse N. // Surf. Sci. 1992. V. 269/270. P. 488.

  72. Jirsak T., Dvorak J., Rodriguez J.A. // Surf. Sci. 1999. V. 436. P. L683.

  73. Wickham D.T., Banse B.A., Koel B.E. // Surf. Sci. 1991. V. 243. P. 83.

  74. Zheng G., Altman E.I. // Surf. Sci. 2000. V. 462. P. 151.

  75. Heras J.M., Estiu G., Viscido L. // Thin Solid Films. 1990. V. 188. P. 165.

  76. Stara I., Nehasil V., Matolin V. // Surf. Sci. 1995. V. 331–333. P. 173.

  77. Leisenberger F.P., Koller G., Sock M., Surnev S., Ramsey M.G., Netzer F.P., Klotzer B., Hayek K. // Surf. Sci. 2000. V. 445. P. 380.

  78. Han J., Zemlyanov D.Y., Ribeiro F.H. // Surf. Sci. 2006. V. 600. P. 2752.

  79. Nagarajan S., Thirunavukkarasu K., Gopinath C.S. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 7385.

  80. Супрун Е.А., Саланов А.Н. // Кинетика и катализ. 2017. Т. 58. С. 98.

  81. German E.D., Sheintuch M., Kuznetsov A.M. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 15326.

  82. Farber R.G., Turano M.E., Oskorep E.C.N., Wands N.T., Juurlink L.B.F., Killelea D.R. // J. Phys.: Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 164002.

  83. Wider J., Greber T., Wetli E., Kreutz T.J., Schwaller P., Osterwalder J. // Surf. Sci. 1998. V. 417. P. 301.

  84. Monine M.I., Schaak A., Rubinstein B.Y., Imbihl R., Pismen L.M. // Catal. Today. 2001. V. 70. P. 321.

  85. Gibson K.D., Killelea D.R., Sibener S.J. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 14977.

  86. Morales C., Díaz-Fernández D., Mossanek R.J.O., Abbate M., Méndez J., Pérez-Dieste V., Escudero C., Rubio-Zuazo J., Prieto P., Soriano L. // Appl. Surf. Sci. 2020. V. 509. P. 145118.

Дополнительные материалы отсутствуют.