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19: Iron oxide model catalysts: adsorption and catalysis
Abstract:
Die Fe3O4(111)-Oberfläche ist regulär mit ¼ ML Eisen über einer vollen Sauerstofflage terminiert. Die anfängliche Adsorption von Wasser verläuft ungewöhnlich, nämlich dissoziativ [1,2] und ohne Aktivierungsschwelle [1]. DFT-Rechnungen zeigen, dass die Dissoziation über einen molekular auf Fe gebundenen Zwischenzustand erfolgt. Die OH-Gruppe bleibt auf diesem Platz während das abgespaltene H-Atom über zwei konkurrierende Wege zum übernächsten O-Platz gelangt, wo es eine strukturell unterschiedliche zweite OH-Gruppe bildet, in voller Übereinstimmung mit IRAS-Messungen [2]. Nach Sättigung dieser gamma-Spezies adsorbiert weiteres Wasser (beta-Spezies) molekular über Wasserstoffbrücken zu den beiden OH-Gruppen. Deren Bindungen zum Substrat bleiben erhalten sodass die gebildeten Aggregate nicht einem konventionellen Wasser-Dimer entsprechen. Die mögliche Rolle einer solchen Anordnung für die Aktivierung von Wasser in katalytischen Prozessen wird diskutiert.
[1] Y. Joseph et. al., J. Phys. Chem. B 104 (2000) 3224.
[2] U. Leist et al., Phys. Chem. Chem. Phys. 5 (2003) 2435.
