Rupprechter Research Group - Modellkatalyse und angewandte Katalyse

Forschungsrichtungen

Unsere Forschungsgruppe verfolgt die Strategie, katalytische Oberflächenreaktionen an heterogenen Katalysatoren mit Hilfe eines vierfachen Ansatzes zu untersuchen, der Folgendes umfasst

1. Model Catalysis and Surface Science

2. Atomically-precise Cluster Catalysis

3. Applied Catalysis

4. Microkinetic Modeling and Simulation

Der Schwerpunkt der ersten drei Bereiche liegt auf der Untersuchung aktiver, funktionierender Katalysatoren unter Betriebsbedingungen mittels Oberflächenspektroskopie (PM-IRAS, FTIR, ATR, DRIFTS, SFG, NAP-XPS, XANES, EXAFS) und Oberflächenmikroskopie (PEEM, FEM, FIM, SPEM), vorzugsweise bei realistischen Temperaturen und (nahezu) atmosphärischem Druck, mit gleichzeitiger GC- oder MS-Analyse der katalytischen Leistung. In zahlreichen Fällen ist die Interpretation und Verifizierung der experimentellen Spektren/Bilder/Muster auf theoretische Unterstützung angewiesen, z. B. durch die Berechnung von Strukturen, Adsorptions- und Aktivierungsenergien für Einkristalloberflächen, Nanopartikel und Cluster, ergänzt durch mikrokinetische Reaktionsmodellierung.

Dieser vierfache Ansatz ermöglicht einen "ganzheitlicheren" Blick auf die katalytisch relevante atomare und elektronische Oberflächenstruktur von Katalysatoren sowie auf die molekularen Details, die die Reaktionsaktivität und - noch wichtiger - die Reaktionsselektivität steuern. Durch den Vergleich von Einkristallen mit Modellkatalysatoren in Form von Nanopartikeln oder Clustern wird die Materiallücke aufgeklärt, und durch den Vergleich von UHV- und Umgebungsdruckstudien wird die Drucklücke deutlich. Insbesondere Synergien zwischen Studien an Modellkatalysatoren und technologischen Katalysatoren bieten oft Zugang zu atomistischen Details. Neuartige Ansätze zur Darstellung von Oberflächenreaktionen (Kinetik durch Bildgebung) an Modellkatalysatoren (Oberflächenstruktur und Partikelgrößenbibliotheken) mittels PEEM/FEM/FIM/SPEM haben sich als besonders leistungsfähig erwiesen. Viele der Studien werden in enger Zusammenarbeit mit der Theorie durchgeführt.

 

Wichtige Publikationen   -   Buchkapitel    -   Gruppenfotos   -     Ausgewählte eingeladene Vorträge   -   News Seite

 

Surface Sciene Special Issue on “Functional Oxides”
(Edited by U. Diebold and G Rupprechter)
https://www.sciencedirect.com/journal/surface-science/special-issue/10NBG6M0BCF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

SFB TACO
http://sfb-taco.at/consortium/p08/, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

SFB FOXSI
foxsi.tuwien.ac.at, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Wichtige Publikationen

Operando surface spectroscopy and microscopy during catalytic reactions: from clusters via nanoparticles to meso-scale aggregates
G. Rupprechter
Small (2021) 2004289 (26 pages)
https://doi.org/10.1002/smll.202004289, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster     (Hybrid OA)

Coexisting multi-states in catalytic hydrogen oxidation on rhodium
P. Winkler, J. Zeininger, M. Raab, Y. Suchorski, A. Steiger-Thirsfeld, M. Stöger-Pollach, M. Amati, L. Gregoratti, H. Grönbeck, G. Rupprechter
Nature Communications, 12 (2021)6517 (8 pages)
https://doi.org/10.1038/s41467-021-26855-y, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

The origin of the particle-size-dependent selectivity in 1-butene isomerization and hydrogenation on Pd/Al2O3 catalysts
A. Genest, J. Silvestre-Albero, W.-Q. Li, N. Rösch, G. Rupprechter
Nature Communications, 12 (2021) 6098 (8 pages)
https://doi.org/10.1038/s41467-021-26411-8, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Single particle catalysis: revealing intraparticle pacemakers in catalytic H2 oxidation on Rh
J. Zeininger, Y. Suchorski, M. Raab, S. Buhr, H. Grönbeck, G. Rupprechter
ACS Catalysis, 11 (2021) 10020–10027
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02384, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster   

Resolving multifrequential oscillations and nanoscale interfacet communication in single particle catalysis
Y. Suchorski, J. Zeininger, S. Buhr, M. Raab, M. Stöger-Pollach, J. Bernardi, H. Grönbeck, G. Rupprechter
Science, 372 (2021) 1314-1318.

doi.org/10.1126/science.abf8107, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster


featured in : Imaging reactions across facets, by Phil Szuromi, Science 372 (2021)1300.   https://doi.org/10.1126/science.372.6548.1300-c, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
featured in Nano Today

, 39 (2021) 101230 (C. Sealy, Catalytic nanofacets sing together with their own tone, ISSN 1748-0132, doi.org/10.1016/j.nantod.2021.101230, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster)

How the anisotropy of surface oxide formation influences the transient activity of a surface reaction
P. Winkler, J. Zeininger, Y. Suchorski, M. Stöger-Pollach, P. Zeller, M. Amati, L. Gregoratti, G. Rupprechter
Nature Communications, 12 (2021) 69 (8 pages)
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20377-9, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster    (Gold OA)
featured on Nature Communications Editors’ Highlights  webpage : https://www.nature.com/ncomms/editorshighlights, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
TU Press Release: https://www.tuwien.at/tu-wien/aktuelles/news/news/katalysatoren-ein-genauerer-blick-lohnt-sich, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
Elettra Top Story: https://www.elettra.trieste.it/science/top-stories/how-the-anisotropy-of-surface-oxide-formation-influences-the-transient-activity-of-a-surface-reaction.html, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Interplay between CO disproportionation and oxidation: on the origin of the CO reaction onset on Atomic Layer Deposition-grown Pt/ZrO2 model catalysts
V. Pramhaas, M. Roiaz, N. Bosio, C. Rameshan, M. Corva, E. Vesselli, H. Grönbeck, G. Rupprechter
ACS Catalysis, 11 (2021) 208–214
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03974, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster  

The dynamic structure of Au38(SR)24 nanoclusters supported on CeO2 upon pretreatment and CO oxidation
S. Pollitt, V. Truttmann, T. Haunold, C. Garcia, W. Olszewski, J. Llorca, N. Barrabés, G. Rupprechter
ACS Catalysis, 10 (2020) 6144−6148
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c01621, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

 

Catalysis by imaging: from meso- to nano-scale
Y. Suchorski, G. Rupprechter
Topics in Catalysis, 63 (2020) 1532-1544
https://doi.org/10.1007/s11244-020-01302-2 , öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

The role of metal/oxide interfaces for long-range metal particle activation during CO oxidation 
Y. Suchorski, S.M. Kozlov, I. Bespalov, M. Datler, D. Vogel, Z. Budinska, K.M. Neyman, G. Rupprechter
Nature Materials 17 (2018) 519-522
DOI:10.1038/s41563-018-0080-y, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
 

Visualizing catalyst heterogeneity by a multifrequential oscillating reaction
Y. Suchorski, M. Datler, I. Bespalov, J. Zeininger, M. Stöger-Pollach, J. Bernardi, H. Grönbeck, G. Rupprechter
Nature Communications 9 (2018) 1-6
DOI: 10.1038/s41467-018-03007-3 (Gold OA)
 

Vibrational fingerprint of localized excitons in a two-dimensional metal-organic crystal
M. Corva, A. Ferrari, M. Rinaldi, Z. Feng, M. Roiaz, C. Rameshan, G. Rupprechter, R. Constantini, M. Dell´Angela, G. Pastore, G. Comelli, N. Seriani, E. Vesselli
Nature Communications 9 (2018) 4703
DOI: 10.1038/s41467-018-07190-1, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (OA)
 

Operando insights into CO oxidation on cobalt oxide catalysts by NAP-XPS, FTIR and XRD
L. Lukashuk, N. Yigit, R. Rameshan, E. Kolar, D. Teschner, M. Hävecker, A. Knop-Gericke, R. Schlögl, K. Föttinger, G. Rupprechter
ACS Catalysis 8 (2018) 8630−8641
DOI:10.1021/acscatal.8b01237, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (Hybrid OA)

Catalytic transformations of 1-Butene over palladium. A combined experimental and theoretical study
V. Markova, J. Philbin, W. Zhao, A. Genest, J. Silvestre-Albero, G. Rupprechter, N. Rösch
ACS Catalysis 8 (2018) 5675-5685
DOI: 10.1021/acscatal.8b01013, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Local reaction kinetics by imaging
Y. Suchorski, G. Rupprechter
Surface Science 643 (2016) 52-58
DOI: 10.1016/j.susc.2015.05.021, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (Hybrid OA)

Enhancing electrochemical water-splitting kinetics by polarization-driven formation of near-surface Iron(0): An in-situ XPS study on perovskite-type electrodes
A.K. Opitz, A. Nenning, C. Rameshan, R. Rameshan, R. Blume, M. Hävecker, A. Knop-Gericke, G. Rupprechter, J. Fleig, B. Klötzer
Angewandte Chemie International Edition 54 (2015) 2628-2632
DOI: 10.1002/anie.201409527, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (Hybrid OA)
 

In situ spectroscopy of complex surface reactions on supported Pd-Zn, Pd-Ga and Pd(Pt)-Cu nanoparticles
K. Föttinger, G. Rupprechter
Accounts of Chemical Research 47 (2014) 3071-3079
DOI: 10.1021/ar500220v, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Who is doing the job? Unraveling the role of Ga2O3 in methanol steam reforming on Pd2Ga/Ga2O3
A. Haghofer, D. Ferri, K. Föttinger, G. Rupprechter
ACS Catalysis 2 (2012) 2305-2315
DOI: 10.1021/cs300480c, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Local catalytic ignition during CO oxidation on low-index Pt and Pd surfaces: A combined PEEM, MS and DFT study
D. Vogel, C. Spiel, Y. Suchorski, A. Trinchero, R. Schlögl, H. Grönbeck, G. Rupprechter
Angewandte Chemie International Edition 51 (2012) 10041-10044
DOI: 10.1002/anie.201204031, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster (Hybrid OA)
 

Subsurface-controlled CO2-selectivity of PdZn near-surface alloys in H2 generation by methanol steam reforming
C. Rameshan, W. Stadlmayr, C. Weilach, S. Penner, H. Lorenz, M. Hävecker, R. Blume, T. Rocha, D. Teschner, A. Knop-Gericke, R. Schlögl, N. Memmel, D. Zemlyanov, G. Rupprechter, B. Klötzer
Angewandte Chemie International Edition 49 (2010) 3224-3227
DOI: 10.1002/anie.200905815, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster
 

 

Vibrational studies of surface-gas interactions at ambient pressure
G. Rupprechter, C. Weilach
J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 184020

G. Rupprechter
Sum frequency laser spectroscopy during chemical reactions on surfaces
MRS (Materials Research Society) Bulletin, 32 (2007) 1031-1037.

G. Rupprechter, C. Weilach
Mind the gap! Spectroscopy of catalytically active phases
Nano Today, 2 (2007) 20-29

G. Rupprechter
A Surface Science Approach to Ambient Pressure Catalytic Reactions
Catalysis Today, 126 (2007) 3-17

H.-J. Freund, M. Bäumer, J. Libuda, T. Risse, G. Rupprechter, S. Shaikhutdinov
Preparation and characterization of model catalysts: From ultrahigh vacuum to in-situ conditions at the atomic dimension
Journal of Catalysis, 40th Anniversary Commemorative Issue, 216 (2003) 223

G.A. Somorjai, G. Rupprechter
Molecular studies of catalytic reactions on crystal surfaces at high pressures and high temperatures by infrared-visible sum frequency generation (SFG) surface vibrational spectroscopy
Journal of Physical Chemistry B, 103 (1999) 1623 (Feature Article)

G.A. Somorjai, G. Rupprechter
The flexible surface: Molecular studies explain the extraordinary diversity of surface chemical properties
(Foreword by Nobel Laureate Glenn T. Seaborg)
Journal of Chemical Education, 75th Anniversary Issue,75 (1998) 1

Buchkapitel

Sum Frequency Generation in Ambient Environments: Vibrational Spectroscopy at Solid/Gas and Solid/Liquid Interfaces
V. Pramhaas, G. RupprechterACS eBook on Ambient Pressure Spectroscopy in Complex Chemical Environments, ACS Symposium Series vol.1396 (2021), edited by A.R. Head, S. Nemšák, & B. Eren
ISBN13: 9780841298125 eISBN: 9780841298118
Chapter 6, 119-145
DOI: 10.1021/bk-2021-1396.ch006

Sum frequency generation and second harmonics generation spectroscopy
G. Rupprechter
Encyclopedia of Interfacial Chemistry - Surface Science and Electrochemistry,
K. Wandelt (Editor) Elsevier Oxford 2018 ISBN: 9780128097397, 509-520
DOI:10.1016/B978-0-12-409547-2.12825-2

Surface science approach to heterogeneous catalysis
G. Rupprechter
Textbook on Surface and Interface Science, K. Wandelt (Editor)
Wiley-VCH Weinheim 2016
ISBN: 978-3-527-41158-0, 459-52
DOI: 10.1002/9783527680573.ch39

Sum frequency generation and infrared reflection absorption spectroscopy
K. Föttinger, C. Weilach, G. Rupprechter
Characterization of Solid Materials and Heterogeneous Catalysts: From Structure to Surface Reactivity, M. Che, J. Védrine, (Editors) Wiley-VCH Weinheim 2012
ISBN 978-3-527-32687-7, 211-253
DOI: 10.1002/9783527645329.ch6

Sum frequency generation (SFG) spectroscopy
G. Rupprechter, A. Bandara
Surface and Thin Film Analysis, G. Friedbacher, H. Bubert (Editors)
Wiley-VCH Weinheim 2011 ISBN-10: 3-527-32047-4,
ISBN-13: 978-3-527-32047-9 (invited) 407-435

Sum frequency generation vibrational laser spectroscopy
G. Rupprechter
Encyclopedia of Materials: Science and Technology, J Buschow, R. Cahn, M. Flemings, B. Ilschner, E. Kramer, S. Mahajan, P. Veyssiere (Editors) Elsevier Science Ltd.
Oxford 2010 ISBN: 978-0-08-043152-9 (invited) 1-7

Catalysis of thin oxide films and oxide nanoparticles
G. Rupprechter, S. Penner
Model Systems in Catalysis - Single Crystals to Supported Enzyme Mimics,
Robert M. Rioux (Editor) Springer 2010 ISBN: 978-0-387-98041-6 (invited) 367-394

Catalysis of noble metal nanoparticles supported on thin oxide films
G. Rupprechter
Model Systems in Catalysis - Single Crystals to Supported Enzyme Mimics,
Robert M. Rioux (Editor) Springer 2010 ISBN: 978-0-387-98041-6 (invited) 319-344

Sum frequency generation and polarization-modulation infrared reflection absorption spectroscopy of functioning model catalysts from ultrahigh vacuum to ambient pressure
G. Rupprechter
Advances in Catalysis, H. Knözinger, B. Gates (Editors) Elsevier Inc. 2007
ISSN: 0360-0564 (invited) 133-263

Adsorbate properties of linear hydrocarbons
G. Rupprechter, G.A. Somorjai
Landolt-Börnstein Physics of Covered Solid Surfaces, I. Adsorbed Layers on Surfaces, H.P. Bonzel (Editor) Springer Berlin 2006 (invited) 243-330

Surface vibrational spectroscopy on noble metal catalysts from ultrahigh vacuum to atmospheric pressure
G. Rupprechter
Annual Reports on the Progress of Chemistry, Section C (Physical Chemistry), G. Webb (Editor) Royal Society of Chemistry 2004 (invited) 237-311

Gastherausgeber von

Special Issue on "Engineering Materials for Catalysis"
(jointly with A. Pintar and N. Novak Tušar)
Catalysts ISSN 2073-4344
https://www.mdpi.com/journal/catalysts/special_issues/EFCATS_2020, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Surface Sciene Special Issue on “Functional Oxides”
(jointly with U. Diebold)
Preface : Surface Science Science 681 (2019) A1
DOI: 10.1016/j.susc.2018.11.017
https://www.sciencedirect.com/journal/surface-science/special-issue/10NBG6M0BCF, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Konrad Hayek Festschrift: Catalysis on well-defined surfaces: From single crystals to regular nanoparticles
Topics in Catalysis 46 (2007) 1-245


All publications: Publikationsdatenbank, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Ausgewählte eingeladene mündliche Präsentationen (Vorträge, Keynotes, Plenarsitzungen)

(in total 140+ invited, 17 keynote, 2 plenary)

Vorträge

08/2019           Pertamina Research and Technology Lecture (R&D Center ), Jakarta (ID)

01/2019           Pregl Colloquium Lecture Series, National Institute of Chemistry, Ljubljana (SI)

06/2018           Catalysis Forum, Dalian Institute of Chemical Physics, Dalian (CN)

05/2016           Joseph Black Lecture, Glasgow and West of Scotland Royal Society of Chemistry,
                      University of Glasgow, Glasgow (GB)

03/2005           Jochen Block Lecture of the German Catalysis Society, Weimar (DE)

Keynotes

12/2020           3rd International Conference on Novel Functional Materials (ICNFM2020), Xiamen (CN)

10/2019           11th International Conference on Mechanisms of Catalytic Reactions, Sochi (RU)

06/2019           Gordon Research Conference on Laser Diagnostics in Energy and Combustion Science, Les Diablerets (CH)

04/2018           6th International Congress on Operando Spectroscopy, Malaga (ES)

08/2017           33rd European Conference on Surface Science ECOSS, Szeged (HU)

06/2017           International Conference on Applied Surface Science 2017, Dalian (CN)

06/2016           16th International Congress on Catalysis, Beijing (CN)

08/2015           12th European Conference on Catalysis, Kazan (RU)

09/2014           12. Pannonian International Symposium on Catalysis, Trest (CZ)

10/2012           9th International Conference on Mechanisms of Catalytic Reactions, St. Petersburg (RU)

09/2009           Austrian/Swiss Physical Society Meeting, Innsbruck (AT)

07/2006           8th Pannonian International Symposium on Catalysis, Szeged (HU)

Plenarsitzungen

09/2021            53rd Polish Annual Conference on Catalysis (LIII OKK), Krakow (PL)

09/2008            10th European Vacuum Conference (EVC-10), Lake Balaton (HU)

04/2006            2nd International Congress on Operando Spectroscopy, Toledo (ES)