The effect of surface steps and oxides on the catalytic activity on model Pd and Rh catalysts

En katalysator ar en substans som kan snabba pa en kemisk reaktion utan attsjalv forbrukas. Katalysatorer anvands vanligen i kemisk produktion och i bilarsforbranningsmotorer (for att ta bort tex CO och NO). For att optimera katalysatornoch utveckla andra och battre katalysatorer i framtiden sa behover vi vetahur katalysatorn fungerar pa atomar niva. Katalysatorer i industrin ar komplexavilket gor det svart att studera deras ytstrukturer. Ytan pa katalysatorn arviktig da den interagerar med den omgivande gasen, ytstrukturen har en direktpaverkan pa processen. Istallet for att anvanda de komplexa materialsystem somanvands inom industrin sa anvander vi en ytvetenskaplig metod vilket betyderatt vi forenklar materialet till enkristallina material och later reaktionerna skei ultrahogt vakuum. Detta i kontrast till industrins komplexa nanopartiklarvid atmosfarstryck eller hogre. Pa grund av de komplexa systemen och tuffareaktionsmiljoerna i industrin sa kan vi inte direkt studera dessa system, meninte heller bor vi forenkla systemet for mycket. Vi vill sa gott vi kan efterliknade villkor som finns i industrin utan att for den sakens skull forlora kontrollover ytan eller dess omgivning, pa sa satt vill vi overvinna det vi ofta kallar for“tryck-gapet” och “material-gapet”.I den har avhandlingen har jag forsokt att overbrygga dessa gap. Den katalytisktaktiva nanopartikeln i en industriell katalysator har ytdefekter sasomatomara steg och horn. For att studera inflytandet av sadana defekter pa denkatalytiska processen sa jamfor jag katalysatorer med helt platta ytor med katalysatorermed ytor som innehaller manga defekter, sa kallade lag-index och vicinalaytor. Dessutom, i mer realistiska miljoer sa tros oxider spela en viktigroll for den industriella katalysatorn, darfor studerar vi aven oxiders effekt paden katalytiska aktiviteten. I den har avhandlingen studerar jag de vicinalaRh(553)- och Pd(553)-ytorna. Jag upptackte att da man exponerar Rh(553)for den katalytiska reaktionen sa omfordelas atomerna pa ytan till olika facettervilket betyder att steglangden forandras. For att undersoka hur den nyaytan paverkar den katalytiska aktiviteten sa studerades (331) i mer detalj. Denkatalytiska aktiviteten for CO-oxidation varierar beroende pa ytstrukturen ochstegdensiteten. Pd(553) omfordelas ocksa under reaktionen men bildar andrafacetter an Rh(553). Angaende den katalytiska aktiviteten pa ytor med oxidersa Rh ar aktivt i dess metalliska fas, Rh-oxiderna inaktiva och aktiviteten hosPd-oxiderna varierar med dess tjocklek och deras slutliga ytstruktur. Resultatensom presenteras i den har avhandlingen visar ocksa att forekomsten av atomarasteg spelar en viktig roll for den katalytiska aktiviteten. Om stegen ar for naravarandra sa ar inte katalysatorn aktiv. Att finna den optimala stegdensitetenar bra for att maximera aktiviteten. (Less)