Selective Epoxidation of 1,3-Butadiene on AgCu Near-Surface Alloys
Selective Epoxidation of 1,3-Butadiene on AgCu Near-Surface Alloys
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AgCu 近表面合金上 1,3-丁二烯的选择性环氧化
DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c01912
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sykes, E. Charles
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cramer, Laura A.;Daniels, Avery S.;Çinar, Volkan;Deshlahra, Prashant;Sykes, E. Charles
双金属银铜催化剂引起了人们极大的兴趣，因为这两种金属都表现出进行选择性氧化反应的能力。许多研究表明，Ag 和 Cu 的组合提高了选择性，但 Ag 中 Cu 的选择性增强模式仍不清楚。 AgCu 近表面合金提供了一个明确的模型系统，用于研究选择性氧化反应。通过结合高分辨率扫描隧道显微镜成像和程序升温反应研究，我们证明在 Cu 中添加单层 Ag 可以提高 1,3-丁二烯环氧化为 3,4-环氧-1-丁烯的整体选择性，从 Cu(111) 上的约 40% 提高到整个单层上的 100%。具体来说，近表面合金经历动态重组，将铜原子带入表面层，从而增强了银表面上的氧解离，但银覆盖层抑制了扩展的铜氧化物域的形成，而铜氧化物域也催化了燃烧路径。总之，这些结果表明，主要由银和极少量铜组成的高表面积催化剂可能表现出有前途的选择性环氧化化学。
Bimetallic AgCu catalysts have gained considerable interest, as both metals have demonstrated ability to perform selective oxidation reactions. Many of these studies have shown increased selectivity arising from the combination of Ag and Cu, but the mode of selectivity enhancement for Cu in Ag remains unclear. The AgCu near-surface alloy provides a well-defined model system with which to study selective oxidation reactions. By using a combination of high-resolution scanning tunneling microscope imaging and temperature-programmed reaction studies, we demonstrate that the addition of a single monolayer of Ag to Cu increases the overall selectivity for the epoxidation of 1,3-butadiene to 3,4-epoxy-1-butene from ∼40% on Cu(111) to 100% on the complete monolayer. Specifically, the near-surface alloy undergoes dynamic restructuring that brings Cu atoms into the surface layer, which enhances oxygen dissociation on the Ag surface, but the Ag overlayer inhibits the formation of extended Cu oxide domains that also catalyze the combustion pathway. Together, these results indicate that high-surface-area catalysts comprised mostly of Ag with very small amounts of Cu may exhibit promising selective epoxidation chemistry.
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