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The critical role of water at the gold-titania interface in catalytic CO oxidation

机译:水在金-二氧化钛界面上在催化CO氧化中的关键作用

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摘要

We provide direct evidence of a water-mediated reaction mechanism for room-temperature CO oxidation over Au/TiO2 catalysts. A hydrogen/deuterium kinetic isotope effect of nearly 2 implicates O-H(D) bond breaking in the rate-determining step. Kinetics and in situ infrared spectroscopy experiments showed that the coverage of weakly adsorbed water on TiO2 largely determines catalyst activity by changing the number of active sites. Density functional theory calculations indicated that proton transfer at the metal-support interface facilitates O-2 binding and activation; the resulting Au-OOH species readily reacts with adsorbed Au-CO, yielding Au-COOH. Au-COOH decomposition involves proton transfer to water and was suggested to be rate determining. These results provide a unified explanation to disparate literature results, clearly defining the mechanistic roles of water, support OH groups, and the metal-support interface.
机译:我们提供了水介导的室温Au / TiO2催化剂上CO氧化反应机理的直接证据。氢/氘动力学同位素效应接近2表示在速率确定步骤中O-H(D)键断裂。动力学和原位红外光谱实验表明,TiO 2上弱吸附水的覆盖率通过改变活性位点的数量在很大程度上决定了催化剂的活性。密度泛函理论计算表明,在金属-载体界面的质子转移促进了O-2的结合和活化。生成的Au-OOH物质易于与吸附的Au-CO反应,生成Au-COOH。 Au-COOH分解涉及质子转移到水中,并建议是决定速率的方法。这些结果为不同的文献结果提供了统一的解释,清楚地定义了水,支持的OH基团和金属-支持界面的机械作用。

著录项

  • 来源
    《Science》 |2014年第6204期|1599-1602|共4页
  • 作者单位

    Trinity Univ, Dept Chem, San Antonio, TX 78212 USA;

    Univ Houston, Dept Chem & Biomol Engn, Houston, TX 77204 USA;

    Trinity Univ, Dept Chem, San Antonio, TX 78212 USA;

    Univ Houston, Dept Chem & Biomol Engn, Houston, TX 77204 USA;

    Trinity Univ, Dept Chem, San Antonio, TX 78212 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-18 02:52:29

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