Photoelektronen-Mikroskopie von Katalysatoren

Warum verhalten sich Metalloxid-Oberflächen chemisch unterschiedlich? Photoelektronenmikroskopie am Synchrotron und im Labor wurden kombiniert, um diese wichtige Frage zu beantworten.

Die Oxidation einer polykristallinen Rh-Folie, die eine Vielzahl von Körnern mit unterschiedlicher kristallographischer Orientierung enthält, wurde am Elettra Synchrotron Triest mittels Rasterphotoelektronenmikroskopie (engl. SPEM) untersucht, wodurch eine „Oxidations-Landkarte“ erhalten wurde. Die Auswirkung der verschiedenen Rh-Oxidationsgrade auf die H2/O2 Reaktion wurde dann im Labor mit Hilfe von in situ Photoemissionselektronenmikroskopie (engl. PEEM) in Form einer „Aktivitäts-Landkarte“ nachgewiesen. Durch die Korrelation beider Messungen kann man im Detail verstehen, welche atomaren Strukturen welche katalytische Aktivität haben. Die Arbeit erschien kürzlich in Nature Communications.

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

Original paper: P. Winkler et al., How the anisotropy of surface oxide formation influences the transient activity of a surface reaction, Nature Communications 12, 69 (2021).
link to https://www.nature.com/articles/s41467-020-20377-9, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Es sind drei "Landkarten" zu sehen, einmal die Rhodiumoxidation, erstellt mit Hilfe eines Rasterphotoelektronenmikroskops (SPEM), von der mit Pfeilen zwei Kugelmodelle weggehen, nämlich Terrassen und Stufen Rh-Atome, oxidierte Rh-Atome und O-Atome. Außerdem zu sehen sind eine in-situ Photoemissionselektronenmikroskopsaufnahme (PEEM) der katalytischen H2O Oxidation an Rh und eine Landkarte der lokalen katalytischen Aktivität. Sichtfeld 500 µm.

Von links nach rechts: Lieblingsplätze des Sauerstoffs: Landkarte der Rhodiumoxidation, erstellt mit Hilfe eines Rasterphotoelektronenmikroskops (engl. SPEM); in situ Photoemissionselektronenmikroskop- (engl. PEEM) Aufnahme der katalytischen H2 Oxidation an Rh; Landkarte der lokalen katalytischen Aktivität. Sichtfeld 500 µm. Kugelmodelle: Terrassen- (hellblau) und Stufen- (blau) Rh-Atome, oxidierte Rh-Atome (hellrot), O-Atome (rot).

Ein Bild des Teams der TU und des Elettra Synchotrons Triest im Labor. Zu sehen sind Günther Rupprechter, Philipp Winkler, Patrick Zeller, Johannes Zeininger, Matteo Amati, Luca Gregoratti, Yuri Suchorski, Michael Stöger Pollach

Team der TU Wien und des Elettra Synchrotrons Triest. v.l.n.r.: Günther Rupprechter (vorne), Philipp Winkler (hinten), Patrick Zeller, Johannes Zeininger, Matteo Amati, Luca Gregoratti, Yuri Suchorski (oben), Michael Stöger Pollach (unten).