水素誘起金属表面ナノ構造の形成とその化学反応性

氢诱导金属表面纳米结构的形成及其化学反应性

• 批准号: 10J08420
• 负责人: 小板谷 貴典
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08420/
• 关键词: シクロヘキサン; Rh(111); 同位体効果; メタノール合成; 二酸化炭素; Cu(997); 水素結合; 脱水素反応; 光電子分光; 表面超構造

本年度は前年度に引き続いて、Rh(111)表面におけるシクロヘキサンの相互作用と反応性、及びそれらに対する共吸着水素の影響をテーマに研究し結果を論文にまとめた。まず、シクロヘキサン-Rh表面間相互作用が示す同位体効果に関して、複数の実験手法を用いて研究を行った。実験結果を解析することにより、D体(C_6D_<12>)の吸着ポテンシャルはH体(C_6H_<12>)よりも浅く、吸着分子-表面間相互作用に同位体効果が存在することが分かった。この同位体による違いは水素結合で見られるものと同様であることから、シクロヘキサン-Rh表面間相互作用に水素原子核の量子性に起因する同位体効果が存在することが明らかになった。また、Rh(111)表面を水素で飽和するとシクロヘキサン-Rh表面間相互作用は消失するが、その起源についてはまだよく分かっていなかった。そこで、走査トンネル顕微鏡及び光電子分光法で吸着分子の吸着構造と電子状態を調べ、相互作用減衰のメカニズムの解明を目指した。実験結果から、水素の飽和吸着により(1)分子-Rh表面間距離の増大、および(2)分子非占有軌道と金属dバンドのエネルギー差の拡大が起こり、これら2つの要因によってシクロヘキサン-Rh表面間の相互作用が弱くなることが明らかになった。このほかにも、CO_2と水素の触媒反応によるメタノール合成の反応メカニズムの解明のため、Cu(997)表面におけるCO_2の活性化を調べた。赤外反射吸収分光により、83KにおいてCO_2の解離反応が起こり、COが生成していることが明らかになった。解離が起こる温度は、物理吸着CO_2分子の脱離温度と同程度であり、Cu(997)表面におけるCO_2解離反応の活性化エネルギーが小さいことを示唆している(およそ30kJ/mol)。

This year, compared with the previous year, the interaction between Rh(111) and Rh(112) was studied. The interaction between Rh and Rh surfaces was studied by using a number of methods to demonstrate the effects of isotopes. The results show that the adsorption of D (C_6D_ ) and H (<12>C_6H_ ) molecules is very simple, and the adsorption of D (C_6D<12>_) molecules is very simple. The same can be seen in the binding of water in this isotope, and it is clear that the isotope effect exists due to the quantum nature of the water nucleus caused by the interaction between the Schrockin-Rh surface. The Rh(111) surface is saturated with water and the interaction between Rh and Rh surfaces disappears. The adsorption structure and electronic state of adsorbed molecules are modulated by electron microscopy and photoelectron spectroscopy, and the interaction attenuation and the resolution of adsorbed molecules are pointed out. As a result, due to the saturation adsorption of water,(1) the distance between the molecule and the Rh surface increases, and (2) the difference between the molecular non-occupied orbital and the metal d van den der's orbital increases. This is the main reason why the interaction between the surface of the Rh and the surface of the Rh becomes weak. CO_2 and H_2O_3 are the catalyst of Cu(997). Red reflection absorption spectrum, 83K, CO_2 dissociation reaction, CO generation Dissociation temperature, desorption temperature of CO_2 molecules by physical adsorption, activation temperature of CO_2 dissociation reaction on Cu(997) surface, and activation temperature of CO_2 dissociation reaction on Cu (997) surface are discussed.

项目成果

Softened C-H stretching vibrations and novel isotope effects : Cyclohexane on Rh(111)

软化的 C-H 伸缩振动和新型同位素效应：Rh(111) 上的环己烷

• 发表时间: 2012
• 作者: T.Koitaya;K.Mukai;S.Yoshimoto;J.Yoshinobu;小板谷貴典;T. Koitaya
• 通讯作者: T. Koitaya

低温Cu(997)表面におけるC0_2の吸着と解離

C0_2在低温Cu(997)表面的吸附与解离

• 发表时间: 2013
• 作者: T.Koitaya;K.Mukai;S.Yoshimoto;J.Yoshinobu;小板谷貴典
• 通讯作者: 小板谷貴典

Isotope effects in desorption kinetics and adsorption geometry of cyclohexane on Rh(111)

同位素对环己烷在 Rh(111) 上解吸动力学和吸附几何结构的影响

• 发表时间: 2012
• 作者: T.Koitaya;K.Mukai;S.Yoshimoto;J.Yoshinobu;小板谷貴典;T. Koitaya;T. Koitaya;小板谷貴典;T. Koitaya
• 通讯作者: T. Koitaya

Softening of CH stretching modes and two-dimensional super-structures of cyclohexane on clean and H-preadsorbed Rh(111)

清洁且 H 预吸附的 Rh(111) 上 CH 拉伸模式和环己烷二维超结构的软化

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Koitaya;K.Mukai;S.Yoshimoto;J.Yoshinobu;小板谷貴典;T. Koitaya;T. Koitaya;小板谷貴典;T. Koitaya;小板谷貴典;小板谷貴典;Takanori Koitaya;小板谷貴典;小板谷貴典;小板谷貴典
• 通讯作者: 小板谷貴典

Cu(997)に吸着したC0_2におけるFano形状振動ピークの観測

Cu(997)上吸附的C0_2法诺形振动峰的观察

• 发表时间: 2012
• 作者: T.Koitaya;K.Mukai;S.Yoshimoto;J.Yoshinobu;小板谷貴典;T. Koitaya;T. Koitaya;小板谷貴典
• 通讯作者: 小板谷貴典