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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/3096

Title: Extensive oxidation treatments: ageing effects on a catalytic model system studied in UHV by STM
Authors: Blasetti, Cecilia
Supervisor/Tutor: Comelli, Giovanni
Africh, Cristina
Co-supervisor: Esch, Friedrich
Issue Date: 8-Apr-2009
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: This thesis concerns a surface science approach for the investigation of the ageing process of a model catalyst. It combines extreme oxidation conditions with Ultra High Vacuum (UHV) compatible characterization techniques. Our model system was the surface oxide formed on Rh(110); to grow such oxide, we used three alternative oxygen sources, optimizing for each case the preparation recipe. When dosing molecular oxygen, pressures in the ∼ 10− 4 mbar range were used, therefore bridging, to some extent, the pressure gap. For characterization of the oxides we used mainly Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Thermal Desorption Spectroscopy (TDS), providing atomic scale and desorption mechanism information, respectively. Low Energy Electron Microscopy (LEEM) and X-ray Photoelectron Specroscopy (XPS) complemented our measurements with large scale morphology and reactivity data and with chemically resolved results. To mimic real catalytic conditions, we setup an ageing protocol consisting of cycles of oxidation and annealing in UHV (up to more than ∼ 40), with each of the three oxygen sources. In this way, we were able to observe two different kinds of ageing: a “contaminant-driven” and an “intrinsic” one, caused by the iterative oxidation procedure. The latter is connected to the presence of a new species we detected on the (1 × 1) surface obtained after the oxide desorption, that we named “units” (or ageing fingerprints). By decreasing their number we were able to show that the intrinsic ageing is, at least partially, reversible. We could not uniquely determine the structure of the “units”, but plausible models are proposed. ------------------------------------------------
Questa tesi si occupa dello studio dell’invecchiamento artificiale di un catalizzatore modello, combinando condizioni di ossidazione estreme con le tecniche di caratterizzazione, compatibili con l’ultra-alto-vuoto (UHV), proprie della scienza delle superfici. Il nostro sistema modello era l’ossido superficiale formato sul Rh(110); per crescere questo ossido, abbiamo utilizzato tre sorgenti alternative di ossigeno, ed abbiamo ottimizzato la ricetta di preparazione nei singoli casi. Utilizzando l’ossigeno molecolare abbiamo dosato a pressioni dell’ordine di ca. 10− 4 mbar, ed in questo modo abbiamo in parte colmato la “pressure gap” che solitamente divide gli studi su sistemi modello da quelli di catalisi reale. Per caratterizzare gli ossidi abbiamo usato principalmente la microscopia a scansione ad effetto tunnel STM e la spettroscopia di desorbimento termico TDS, che ci hanno fornito rispettivamente informazioni su scala atomica e sul meccanismo di desorbimento. Le tecniche LEEM e XPS hanno contribuito in modo complementare alle nostre misure con dati di morfologia e reattività su larga scala, da un lato, e con dati risolti chimicamente, dall’altro. Per simulare le condizioni della catalisi reale, abbiamo sviluppato un protocollo di invecchiamento (“ageing”) composto da cicli di ossidazione e riscaldamento in ultra-alto-vuoto (fino a ca. 40), con ognuna delle tre sorgenti di ossigeno. Seguendo questa procedura, abbiamo osservato due diversi tipi di invecchiamento dell’ossido di rodio: un primo tipo dominato dalla presenza di contaminanti, ed un secondo invece che abbiamo chiamato “intrinseco”, causato cioè dalle ripetute ossidazioni. Quest’ultimo dipende dalla presenza di una nuova specie osservata sulla superficie (1 × 1) che si ottiene a seguito del desorbimento di ciascun ossido, che abbiamo chiamato “units” (o -ageing fingerprint-). Ri- ducendo la densità di questa specie siamo stati in grado di mostrare come l’invecchiamento intrinseco sia, almeno in parte, reversibile. Non abbiamo potuto determinare univocamente la struttura delle “units”, ma alcuni modelli possibili vengono proposti.
PhD cycle: XXI Ciclo
PhD programme: NANOTECNOLOGIE
Description: 2007/2008
Keywords: Catalysis, Ageing, STM
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: FIS/03 FISICA DELLA MATERIA
NBN: urn:nbn:it:units-7404
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