Characterization of the surface chemistry of metal nanoparticles as catalysts in selected reactions by NMR
Buch in deiner Nähe kaufen
Beschreibung
Die Oberflächenchemie der morphologisch ähnlichen Nanopartikelsysteme Ru/dppb, RuPt/dppb und Pt/dppb wird untersucht. Die Partikel werden im Hinblick auf ihre Aktivität gegenüber gasförmigem Wasserstoff in einer H/D Isotopenaustauschreaktion zwischen der Metalloberfläche und der Gasphase untersucht. Die Reaktion wird mittels 1H Gasphasen NMR verfolgt. Dabei ist zu beobachten, dass Ru/dppb die höchste Aktivität in der Isotopenaustauschreaktion aufweist und alle drei Systeme den teilweisen Abbau ihres stabilisierenden dppb Liganden katalysieren. Dabei zeigt Pt/dppb die größte Tendenz zum Ligandenabbau. Am Beispiel von Ru/dppb wird die Ligandenabbaureaktion mit Hilfe von CP MAS Festkörper NMR charakterisiert.
Als Konsequenz der Beobachtung, dass die Abbauprodukte der H/D Austauschreaktion selbst deuteriert wurden, ist das Ru/dppb System als Deuterierungskatalysator für Alkane in einer heterogenen Reaktion, mit verschiedenen Alkanen als Substrat, untersucht worden. Bei einer insgesamt geringen Aktivität wird dabei festgestellt, dass die Aktivität selektiv höher ist, wenn Cyclopentan als Substrat eingesetzt wird (bis zu 40% Deuterierung). In theoretischen Studien wird demonstriert, dass weder sterische Effekte noch Unterschiede in der Bindungs- oder Aktivierungsenthalpie für die höhere Aktivität gegenüber Cyclopentan verantwortlich sind. Die genaue Ursache für diese Beobachtung bleibt jedoch noch ungeklärt.
In einer weiteren Studie untersucht wie sich auf Ru/dppb adsorbierter 15NH3 verhält. Dabei kommen eine Reihe von Festkörper NMR Techniken zum Einsatz (CP MAS, sostapt, NQS). Aus den Experimenten kann gefolgert werden, dass Ammoniak in unterschiedlichen Umgebungen auf dem Partikel adsorbiert und die N-H Bindung durch Ru/dppb aktiviert wird. In einem weiterführenden Experiment, in dem 15NH3 und 13CO auf Ru/dppb coadsorbiert werden, wird die N-H Bindungsaktivierung verifiziert. Im CP MAS Spektrum der Probe werden Signale mit typischen chemischen Verschiebungen von Harnstoff sichtbar, womit die Ammoniakaktivierung deutlich gemacht wird.
Autor*in
Niels Rothermel
Themen in »Characterization of the surface chemistry of metal nanoparticles as catalysts in selected reactions by NMR«
Katalysator Metallnanopartikel NMR Oberflächenchemie Pt/dppb Ru/dppb RuPt/dppb metal nanoparticle surface chemistry