Study of catalytic reaction mechanism on the cerium oxide-metal systems

Abstract

Tato doktorská práce studuje reakční mechanizmy oxidace CO na nanočásticích Rh a Pd nanesených na (111), (110), neorientovaných a fluorem dopovaných površích CeO2. K analýze výměny kyslíku mezi částicemi a nosičem jsou použity teplotně programovaná reakce v kombinaci s izotopicky značkovanými plyny. Systémy jsou popsány mikroskopií atomárních sil, nízkoenergetickou elektronovou difrakcí elektronů a rentgenovou fotoelek- tronovou spektroskopií. Všechny systémy mají společnou vysokou míru výměny kyslíku. Rh/CeO2(110) ji má nejvyšší díky nízké aktivační energii pro tvorbu O vakancí. F do- pování Rh/CeOxFy(111) vede k silnější vazbě CO-Rh a snížené rychlosti výměny kys- líku. Nelinearitu síly CO-Pd vazby na pokrytí CO u Pd-systémů naznačuje rekonstrukci povrchu indukovanou adsorbátem. Jak Pd/CeO2(neorientovaný), tak Pd/CeOxFy(111) vykazují odolnost proti otravě CO. To je přičítáno vysoké hustotě defektů a chemicky indukovaným O vakancí.

This doctoral thesis studies the reaction mechanisms of CO oxidation on Rh and Pd nanoparticles supported by (111), (110), non-oriented and fluorine doped CeO2. Temper- ature programmed reaction combined with isotopic labeled gases is utilized to investigate the particle-support oxygen exchange. The systems are characterized by atomic force microscopy, low electron energy diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. All systems show strong oxygen exchange rate. The Rh/CeO2(110) exhibits the highest rate due to low O vacancy formation energy. F doped Rh/CeOxFy(111) leads to stronger CO-Rh bond and a reduced O exchange rate. Pd-systems show non-linearity of CO- Pd strength on CO coverage indicating adsorbate-induced surface reconstruction. Both Pd/CeO2(non-oriented) and Pd/CeOxFy(111) showed resistance to CO poisoning. It is attributed to a high density of defects and chemically induced oxygen vacancies.