Carbide and nitride overlayers on early transition metal surfaces: Preparation, characterization, and reactivities

Chemical Reviews

Volumn 96, Issue 4, 1996, Pages 1477-1498

  Chen, Jingguang G ^a  

^a EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH COMPANY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0000881407     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr950232u     Document Type: Article

References (176)

1. Toth, L. E. Transition Metal Carbides and Nitrides; Academic Press: New York, 1971.
2. Oyama, S. T.; Haller, G. L. Catalysis, Specialist Periodical Reports; Bond, G. C., Webb, G., Eds.; The Chemical Society: London, 1981; Vol. 5, p 333.
3. Oyama, S. T. Catal. Today 1992, 15, 179 and references therein.
4. Oyama, S. T. The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides; Blackie Academic and Professional: Glasgow, 1996.
5. Levy, R. L.; Boudart, M. Science 1973, 181, 547.
6. Johansson, L. I. Surf. Sci. Rep. 1995, 21, 177 and references therein.
7. Gubanov, V. A.; Ianovsky, A. L.; Zhukov, V. P. Electronic Structure of Refractory Carbides and Nitrides; Cambridge University Press: Cambridge, 1994.
8. Leclercq, L. In Surface Properties and Catalysis by Nonmetals; Bonnelle, J. P., Delmon, B., Derouane, E., Eds.; Reidel: Dordrecht, 1983; p 433.
9. Hägg, G. Z. Phys. Chem. 1931, 12, 33.
10. Brewer, L. Science 1968, 161, 115.
11. Engel, N. Some New Viewpoints on the Metallic Bond. Ingenioeren 1939, N101.
12. Calais, J.-L. Adv. Phys. 1977, 26, 847.
13. Neckel, A. Int. J. Quantum Chem. 1983, 23, 1317.
14. Schwarz, K. CRC Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 1987, 13, 11 and references therein.
15. Neckel, A.; Rastl, P.; Eibler, R.; Weinberger, P.; Schwarz, K. J. Phys. C (Solid State Phys.) 1976, 9, 579.
16. Ramqvist, L. J. Appl. Phys. 1971, 42, 2113.
17. Ramqvist, L.; Hamrin, K.; Johansson, G.; Fahlman, A.; Noedling, C. J. Phys. Chem. Solids 1969, 30, 1835.
18. Johansson, L. I.; Hagström, A. L.; Jacobsson, B. E.; Hagström, S. B. M. J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 1977, 10, 259.
19. Benesh, G. A. Chem. Phys. Lett. 1992, 191, 315.
20. Chen, J. G.; Kim, C. M.; Frühberger, B.; DeVries, B. D.; Touvelle, M. S. Surf. Sci. 1994, 321, 145.
21. Siegel, E. Semicond. Insul. 1979, 5, 47.
22. Heine, V. Phys. Rev. 1967, 153, 673.
23. Jansen, S. A.; Hoffmann, R. Surf Sci. 1988, 197, 474 and references therein.
24. Bonnett, L. H.; Cuthill, J. R.; McAlister, A. J.; Erickson, N. E.; Watson, R. E. Science 1974, 184, 563.
25. Colton, R. J.; Huang, J. J.; Rabalais, J. W. Chem. Phys. Lett. 1975, 34, 337.
26. Houston, J. E.; Laramore, G. E.; Park, R. L. Science 1974, 185, 258.
27. Lee, J. S.; Yeom, M. H.; Park, K. Y.; Nam, I.-S.; Chung, J. S.; Kirn, Y. G.; Moon, S. H. J. Catal. 1991, 128, 126.
28. Lee, J. S.; Locatelli, S.; Oyama, S. T.; Boudart, M. J. Catal. 1990, 125, 157.
29. Ribeiro, F. H.; Dalla Betta, R. A.; Boudart, M.; Baumgartner, J.; Iglesia, E. J. Catal. 1991, 130, 86.
30. Markel, E. J.; Van Zee, W. J. J. Catal. 1990, 126, 643.
31. Abe, H.; Bell, A. T. Catal. Lett. 1993, 18, 9.
32. Schlatter, J. C.; Oyama, S. T.; Metcalfe, J. E., III; Lambert, J. M., Jr. Ind. Eng. Chem. Res. 1988, 27, 1648.
33. Kojima, I.; Orita, M.; Miyazaki, E.; Otani, S. Surf. Sci. 1985, 160, 153.
34. Oshima, C.; Aono, M.; Tanaka, T.; Kawai, S.; Zaima, S.; Shibata, Y. Surf. Sci. 1981, 102, 312.
35. Zaima, S.; Shibata, Y.; Adachi, H.; Oshima, C.; Otani, S.; Aono, M.; Ishizawa, Y. Surf. Sci. 1985, 157, 380.
36. Leclercq, L.; Imura, K.; Yoshida, S.; Barbee, T.; Boudart, M. In Preparation of Catalysts II; Delmon, B., Grange, P., Jacobs, P. A., Poncelet, G., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1979.
37. Bohm, H. Electrochim. Acta 1970, 15, 1273.
38. Ross, P. N., Jr.; Stonehart, P. J. Catal. 1975, 39, 298.
39. Ross, P. N., Jr.; Stonehart, P. J. Catal. 1977, 48, 42.
40. Mills, G. A.; Steffgen, F. W. Catal. Rev. 1973, 8, 159.
41. Palanker, V. S. H.; Gayev, R. A.; Sokolsky, D. V. Electrochim. Acta 1977, 22, 133.
42. Ranhotra, G. S.; Haddix, G. W.; Bell, A. T.; Reimer, J. A. J. Catal. 1987, 108, 24.
43. Chen, J. G.; Frühberger, B.; Weisel, M. D.; Baumgartner, J. E.; DeVries, B. D. The Chemistry of Transition Metal Carbides and Nitrides; Blackie Academic and Professional: Glasgow, 1996; p 439.
44. Chen, J. G.; Weisel, M. D.; Liu, Z.-M.; White, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8875.
45. Chen, J. G. J. Catal. 1995, 154, 80.
46. Chen, J. G.; DeVries, B. D.; Frühberger, B.; Kim, C. M.; Liu, Z.-M. J. Vac. Sci. Technol. A 1995, 13, 1600.
47. Londry, F. A.; Slavin, A. J.; Underbill, P. R. Surf. Sci. 1984, 140, 521.
48. Ko, E. I.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1980, 100, L449.
49. Ko, E. I.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1981, 109, 221.
50. Ko, E. I.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1981, 112, 373.
51. Overbury, S. H.; Stair, P. C. J. Vac. Sci. Technol. A 1983, 1, 1055.
52. Grant, J. L.; Fryberger, T. B.; Stair, P. C. Surf. Sci. 1985, 159, 333.
53. Guillot, C.; Riwan, R.; Lecante, J. Surf. Sci. 1976, 59, 581.
54. Kelly, D. G.; Salmeron, M.; Somorjai, G. A. Surf. Sci. 1986, 175, 465.
55. Kellogg, D. S.; Touvelle, M. S.; Stair, P. C. J. Catal. 1989, 120, 192.
56. Jentz, D.; Rizzi, S.; Barbieri, A.; Kelly, D. G.; Van Hove, M. A. Somorjai, G. A. Surf. Sci. 1995, 329, 14.
57. Young, M. B.; Slavin, A. J. Surf. Sci. 1991, 245, 56.
58. He, J.-W.; Kühn, W. K.; Goodman, D. W. Surf. Sci. 1992, 262, 351.
59. Frühberger, B.; Chen, J. G. Surf. Sci. 1995, 342, 38.
60. Frühberger, B.; Chen, J. G.; Eng, J., Jr.; Bent, B. E. J. Vac. Sci. Technol., in press.
61. Overbury, S. H. Surf Sci. 1987, 184, 319.
62. Ollis, D. F.; Boudart, M. Surf. Sci. 1970, 23, 320.
63. Bauer, E. Surf. Sci. 1967, 7, 351.
64. Benziger, J. B.; Ko, E. I.; Madix, R. J. J. Catal. 1978, 54, 414.
65. Benziger, J. B.; Ko, E. I.; Madix, R. J. J. Catal. 1979, 58, 149.
66. Ko, E. I.; Benziger, J. B.; Madix, R. J. J. Catal. 1980, 62, 264.
67. Benziger, J. B.; Ko, E. I.; Madix, R. J. J. Catal. 1980, 64, 132.
68. Baldwin, E. K.; Friend, C. M. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3821.
69. Pearlstine, K. A.; Friend, C. M. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4341; 1986, 90, 4344.
70. Pearlstine, K. A.; Friend, C. M. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4341; 1986, 90, 4344.
71. Pearlstine, K. A.; Friend, C. M. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5898.
72. Friend, C. M.; Serafin, J. G.; Baldwin, E. K.; Stevens, P. A.; Madix, R. J. J. Chem. Phys. 1987, 87, 1847.
73. Pearlstine, K. A.; Friend, C. M. J. Vac. Sci. Technol. A. 1984, 2, 1021.
74. Serafin, J. G.; Friend, C. M. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6694.
75. Chesters, M. A.; Hopkins, B. J.; Taylor, P. A.; Winton, R. I. Surf Sci. 1979, 83, 181.
76. Mullins, D. R.; Overbury, S. H. Surf. Sci. 1988, 193, 455.
77. Stefan, P. M.; Spicer, W. E. Surf. Sci. 1985, 149, 423.
78. Baudoing, R.; Stern, R. M. Surf. Sci. 1968, 10, 392.
79. MacMillan, J. G.; Slavin, A. J.; Sunderland, K. J. Surf. Sci. 1986, 173, 138.
80. Sunderland, K. J.; Slavin, A. J. Surf Sci. 1990, 233, 233.
81. Foulias, S. D.; Rawlings, K. J.; Hopkins, B. J. Surf. Sci. 1983, 133, 377.
82. Backyx, C.; Willis, R. F.; Feuerbacher, B. F.; Fitton, B. Surf. Sci. 1977, 68, 516.
83. Haas, T. W.; Grant, J. T. Appl. Phys. Lett. 1970, 16, 172.
84. Grant, J. T.; Haas, T. W. Surf. Sci. 1971, 24, 332.
85. Stohr, J. NEXAFS Spectroscopy; Springer Series in Surface Science 25; Springer Verlag: New York, 1992.
86. Rosenberg, R. A.; Love, P. J.; Rehn, V. Phys. Rev. B 1986, 33, 4034.
87. Willis, R. F.; Fitton, B.; Painter, G. S. Phys. Rev. B 1974, 9, 1926.
88. Fink, J.; Muller-Heinzerling, T.; Pfluger, J.; Bebenzer, A.; Koidl, P.; Grecelius, G. Solid State Commun. 1983, 9, 687.
89. Comelli, G.; Stohr, J.; Robinson, C. J.; Jark, W. Phys. Rev. B. 1988, 38, 7511.
90. Kapoor, R.; Oyama, S. T.; Frühberger, B.; DeVries, B. D.; Chen, J. G. Catal. Lett. 1995, 34, 179.
91. Pflüger, J.; Fink, J.; Crecelius, G.; Bohnen, K. P.;Winter, H. Solid State Commun. 1982, 44, 489.
92. Pflüger, J.; Fink, J.; Schwarz, K. Solid State Commun. 1985, 55, 675.
93. Fischer, D. A.; Colbert, J.; Gland, J. L. Rev. Sci. Instrum. 1989, 60, 1596.
94. Ertl, G.; Küppers, J. Low Energy Electrons and Surface Chemistry; Monographs in Modern Chemistry 4; Verlag Chemie: New York, 1974, p7.
95. Veigele, W. J. At. Data Nucl. Data Tables, 1973, 5, 51.
96. Fukuda, Y.; Honda, F.; Rabalais, J. W. Surf. Sci. 1980, 91, 165.
97. Foord, J. S.; Goddard, P. J.; Lambert, R. M. Surf. Sci. 1980, 94, 339.
98. King, D. A.; Tompkins, F. C. Trans. Faraday Soc. 1968, 64, 496
99. Eastman, D. E. Solid State Commun. 1972, 10, 933.
100. Brealey, W.; Surplice, N. A. Surf. Sci. 1977, 64, 372.
101. Fudaka, Y.; Elam, W. T.; Park, R. L. Appl. Surf. Sci. 1978, 1, 278.
102. Shih, H. D.; Jona, F.; Jepsen, D. W.; Marcus, P. M. Phys. Rev. Lett. 1976, 36, 798.
103. Shih, H. D.; Jona, F.; Jepsen, D. W.; Marcus, P. M. Surf. Sci. 1976, 60, 445.
104. Shih, H. D.; Legg, K. O.; Jona, F. Surf. Sci. 1976, 54, 355.
105. Rao, G. R.; Rao, C. N. R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 7986.
106. Fromm, E.; Mayer, O. Surf. Sci. 1978, 74, 259.
107. Posternak, R. A.; Gibson, R. Acta Metall. 1965, 13, 1031.
108. Farell, H. H.; Isaacs, H. S.; Strogin, M. Surf. Sci. 1973, 38, 31.
109. Dickey, J. M. Surf. Sci. 1975, 50, 515.
110. Ko, S. M.; Schmidt, L. D. Surf. Sci. 1974, 42, 508.
111. Ko, S. M.; Schmidt, L. D. Surf. Sci. 1975, 47, 557.
112. Alessandrini, E. I.; Brusic, V. J. Vac. Sci. Technol. 1971, 9, 83.
113. Gewinner, G.; Peruchetti, J. C.; Riedinger, R.; Jaegle, A. Solid State Commun. 1980, 36, 785.
114. Fukuda, Y.; Nagoshi, M. Surf. Sci. 1988, 203, L651.
115. Miyano, T.; Kamei, K.; Sakisaka, Y.; Onchi, M. Surf. Sci. 1984, 148, L645.
116. Shinn, N. D. Phys. Rev. B 1990, 41, 9771.
117. Bafrali, R.; Bell, A. T. Surf. Sci. 1992, 278, 353; 1994, 316, 267.
118. Bafrali, R.; Bell, A. T. Surf. Sci. 1992, 278, 353; 1994, 316, 267.
119. Abon, M.; Bergeret, G.; Tardy, B. Surf. Sci. 1977, 68, 305.
120. Frühberger, B.; Colaianni, M. L.; Chen, J. G. Phys. Rev. B., to be submitted.
121. Egawa, C.; Naito, S.; Tamaru, K. Surf. Sci. 1983, 125, 605.
122. McAllister, J.; Hansen, R. S. J. Chem. Phys. 1973, 59, 414.
123. Grunze, M.; Brundle, C. R.; Tomanek, D. Surf. Sci. 1982, 119, 133.
124. Pfnür, H. E.; Rettner, C. T.; Lee, J.; Madix, R. J.; Auerbach, D. J. J. Chem. Phys. 1986, 85, 7452.
125. Somerton, C.; King, D. A. Surf. Sci. 1979, 89, 391.
126. Lee, J.; Madix, R. J.; Schlaegel, J. E.; Auerbach, D. J. Surf. Sci. 1984, 143, 626.
127. Tamm, P. W.; Schmidt, L. D. Surf. Sci. 1971, 26, 286.
128. Cosser, R. C.; Bare, S. R.; Francis, S. M.; King, D. A. Vacuum 1981, 31, 503.
129. Boudart, M.; Egawa, C.; Oyama, S. T.; Tamaru, K. J. Chim. Phys. 1981, 78, 987.
130. Choi, J.-G.; Lee, H. J.; Thompson, L. T. Appl. Surf. Sci. 1994, 78, 299.
131. Donovan, E. P.; Hubler, G. K.; Mudholkar, M. S.; Thompson, L. T. Surf. Coat. Technol. 1994, 66, 499.
132. Lee, H. J.; Choi, J.-G.; Colling,C. W.; Mudholkar, M. S.; Thompson, L. T. Appl. Surf. Sci. 1995, 89, 121.
133. Hitchcock, A. P.; Brion, C. E. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1980, 18, 1.
134. Wight, C. R.;Brion, C. E. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1974, 4, 25.
135. Sariano, L.; Abbate, M.; Fuggle, J. C.; Jimenez, C.; Sanz, J. M.; Galan, L.; Mythen, C.; Padmore, H. A. Surf. Sci. 1993, 281, 120.
136. Sanderson, R. T. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 272.
137. Parr, R. G.; Donnelly, R. A.; Levy, M.; Palke, W. E. J. Chem. Phys. 1978, 68, 3801.
138. Chen, J. G. Surf. Sci. Reports, in preparation.
139. Nyberg, C. Surf. Sci. 1979, 82, 165.
140. Capuzano, J. C. in The Chemical Physics of Solid Surf.s and Interfaces and Heterogeous Catalysis; King, D. A.. Woodruff, D. P., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1990; Vol. 3A, p 389.
141. Sheppard, N.; Nruyen, T. T. In Adv. Infrared Roman Spectrosc. 1979, 5, 67.
142. Broden, G.; Phodin, T. N.; Bracker, C.; Benbow, R.; Hurych, Z. Surf. Sci. 1976, 59, 593.
143. Sung, S.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 578.
144. Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure; 2nd ed.; Van Nostrand Reinhold Company Inc.: New York, 1950; Vol. 1.
145. Chen, J. G.; Colaianni, M. L.; Weinberg,W. H.; Yates, Jr., J. T. Chem. Phys. Lett. 1991, 177, 113.
146. Colaianni, M. L.; Chen, J. G.; Weinberg,W. H.; Yates, J. T., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3735.
147. Jones, L. H.; McDowell, R. S.; Goldblatt, M. Inorg. Chem. 1969, 8, 2340.
148. Sheppard, N. Anna. Rev. Phys. Chem. 1988, 39, 589 and references therein.
149. Fruhberger, B.; Chen, J. G. J. Am. Chem. Soc. submitted for publication.
150. Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M.; Svenssson, M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 9794.
151. Steininger, H.; Ibach, H.; Lehwald, S. Surf. Sci. 1982, 117, 685.
152. Skinner, P.; Howard, M. W.; Oxton, I. A.; Kettle, S. F. A.; Powell, D. B.; Sheppard, N. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2 1981, 77, 397.
153. Eng, J., Jr.; Bent, B. E.; Frühberger, B.; Chen, J. G. Manuscript in preparation.
154. Xu, C.; Koel, B. E. Surf. Sci. 1994, 304, 249 and references therein.
155. Eng, J., Jr.; Bent, B. E.; Frühberger, B.; Chen, J. G. J. Phys. Chem., submitted for publication.
156. Tsai, M-C.; Stein, J.; Friend, C. M.; Muetterties, E. L. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 3533.
157. Chen, J. G.; Frühberger, B.; Eng, J., Jr.; Bent, B. E. Manuscript in preparation.
158. Brookhart, M.; Green, M. L. H.; Wong, L.-L. Prog. Inorg. Chem. 1988, 36, 1.
159. Barteau, M.; Madix, R. J. J. Catal. 1980, 62, 329.
160. Lee, J. S.; Boudart, M. Appl. Catal. 1983, 19, 207.
161. Friend, C. M.; Serafin, J. G. J. Chem. Phys. 1988, 88, 4037.
162. Oshima, C.; Aono, M.; Zaima, S.; Shibata, Y.; Kawai, S. J. Less-Common Met. 1981, 82, 69.
163. See, for example: Dry, M. E. in Catalysis, Science and Technology; Anderson, J. R., Boudart, M., Eds.; Springer: Berlin, 1981; Vol. 1.
164. See, for example: Weiss, M.; Ertl, G.; Nitschke, F. Appl. Surf. Sci. 1979, 2, 614.
165. Seip, U.; Tsai, M.-C.; Küppers, J.; Ertl, G. Surf. Sci. 1984, 147, 65.
166. Kuivila, C. S.; Butt, J. B.; Stair, P. C. Appl Surf. Sci. 1988, 32, 99.
167. Geib, K. M.; Wilmsen, C. W. Surf. Sci. Spectra 1992, 1, 297.
168. Diekmann, W.; Panzner, G.; Grabke, H. J. Surf. Sci. 1989, 218, 507.
169. Iglesia, E.; Rebeiro, F. H.; Boudart, M.; Baumgartner, J. E. Catal. Today, 1992, 15, 307.
170. See, for example: Souda, R.; Aizawa, T.; Otani, S.; Ishizawa, Y. Surf. Sci. 1991, 256, 19.
171. Truong, C. M.; Chen, P. J.; Corneille, J. S.; Oh, W. S.; Goodman, D. W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8831.
172. Jouan, P.-Y.; Peignon, M.-C.; Cardinaud, Ch.; Lemperiere, G. Appl. Surf. Sci. 1993, 68, 595.
173. Strydom, I. I. R.; Hofmann, S. Vacuum 1990, 41, 1619.
174. Saito, K.; Yabe, K.; Nishimura, O. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 1989, 39, 623.
175. Allison, C. Y.; Finch, C. B.; Foegelle, M. D.; Modine, F. A. Solid State Commun. 1988, 68, 387.
176. Garwin, E. L.; King, F. K.; Kerby, R. E.; Aita, O. J. Appl. Phys. 1987, 67, 1145.