Surface and subsurface hydrogen: Adsorption properties on transition metals and near-surface alloys

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 8, 2005, Pages 3460-3471

  Greeley, Jeff ^a   Mavrikakis, Manos ^a  

^a University of Wisconsin Madison   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORPTION PROPERTIES; NEAR-SURFACE ALLOYS (NSA); SINGLE-CRYSTAL STUDY; SURFACE HYDROGEN;

ADSORPTION; BINDING ENERGY; CATALYSTS; COMPOSITE MATERIALS; DEHYDROGENATION; ELECTRON TRANSITIONS; HYDROGENATION; INTERFACES (MATERIALS); KINETIC THEORY; SINGLE CRYSTALS; TRANSITION METALS;

HYDROGEN;

ALLOY; HYDROGEN; LEAD; METAL; TRANSITION ELEMENT;

ADSORPTION; ARTICLE; CATALYSIS; CHEMISTRY; DIFFUSION; ELECTRON; METHODOLOGY; PHYSICAL CHEMISTRY; PRESSURE; SURFACE PROPERTY; THEORETICAL MODEL;

ADSORPTION; ALLOYS; CATALYSIS; CHEMISTRY, PHYSICAL; DIFFUSION; ELECTRONS; HYDROGEN; LEAD; METALS; MODELS, THEORETICAL; PRESSURE; SURFACE PROPERTIES; TRANSITION ELEMENTS;

EID: 14844360997     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp046540q     Document Type: Article

References (159)

1. Satterfield, C. N. Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice, 2nd ed.; Krieger Pulishing Company: Malabar, FL, 1996.
2. Chorkendorff, I.; Niemantsverdriet, H. Concepts of Modern Catalysis and Kinetics; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2003.
3. Somorjai, G. A. Introduction to Surface Chemistry and Catalysis; John Wiley: New York, 1994.
4. Christmann, K. Surf. Sci. Rep. 1988, 9, 1.
5. Baddorf, A. P.; Jahns, V.; Zehner, D. M.; Zajonz, H.; Gibbs, D. Surf. Sci. 2002, 498, 74.
6. Hammer, B. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001, 63, 205423.
7. Jachimowski, T. A.; Weinberg, W. H. J. Chem. Phys. 1994, 101, 10997.
8. Chou, M. Y.; Chelikowsky, J. R. Phys. Rev. Lett. 1987, 59, 1737.
9. Schulz, J.; Taglauer, E.; Feulner, P.; Menzel, D. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 1992, 64, 588.
10. Conrad, H.; Scala, R.; Stenzel, W.; Unwin, R. J. Chem. Phys. 1984, 87, 6371.
11. Chou, M. Y.; Chelikowsky, J. R. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1989, 39, 5623.
12. Arena, M. V.; Westre, E. D.; Brown, D. E.; Kutzner, J.; George, S. M. Surf. Sci. 1995, 325, 151.
13. Sun, Y. K.; Weinberg, W. H. Surf. Sci. 1989, 214, L246.
14. Sokolowski, M.; Koch, T.; Pfnur, H. Surf. Sci. 1991, 243, 261.
15. Shi, H.; Jacobi, K. Surf. Sci. 1994, 313, 289.
16. Barteau, M. A.; Broughton, J. Q.; Menzel, D. Surf. Sci. 1983, 133, 443.
17. Yates, J. T., Jr. Surf. Sci. 1985, 160, 37.
18. Peden, C. H. F.; Goodman, D. W.; Houston, J. E.; Yates, J. T., Jr. Surf. Sci. 1988, 194, 92.
19. Lindroos, M.; Pfnur, H.; Menzel, D. Surf. Sci. 1987, 192, 421.
20. Nobuhara, K.; Nakanishi, H.; Kasai, H.; Okiji, A. J. Appl. Phys. 2000, 88, 6897.
21. Pallassana, V.; Neurock, M.; Hansen, L. B.; Nurskov, J. K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 60, 6146.
22. Løvvik, O. M.; Olsen, R. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1998, 58, 10890.
23. Olsen, R. A.; Philipsen, P. H. T.; Baerends, E. J.; Kroes, G. J.; Løvvik, O. M. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9286.
24. Lober, R.; Hennig, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997, 55, 4761.
25. Dong, W.; Kresse, G.; Furthmüller, J.; Hafner, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 55, 10952.
26. Paul, J. F.; Sautet, P. Surf. Sci. 1996, 356, L403.
27. Paul, J. F.; Sautet, P. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 53, 8015.
28. Ezzehar, H.; Stauffer, L.; Dreysse, H.; Habar, M. Surf. Sci. 1995, 333, 144.
29. Hsu, C. H.; Elbatanouny, M.; Martini, K. M. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1990, 54, 353.
30. Hsu, C. H.; Larson, B. E.; Elbatanouny, M.; Willis, C. R.; Martini, K. M. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 3164.
31. Felter, T. E.; Sowa, E. C.; van Hove, M. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1989, 40, 891.
32. Stulen, R. H.; Kubiak, G. D. J. Vac. Sci. Technol., A 1987, 5, 535.
33. Eberhardt, W.; Louie, S. G.; Plummer, E. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1983, 28, 465.
34. Conrad, H.; Kordesch, M. E.; Scala, R.; Stenzel, W. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1986, 38, 289.
35. Gdowski, G. E.; Felter, T. E. J. Vac. Sci. Technol., A 1986, 4, 1409.
36. Felter, T. E.; Stulen, R. H. J. Vac. Sci. Technol., A 1985, 3, 1566.
37. Felter, T. E.; Foiles, S. M.; Daw, M. S.; Stulen, R. H. Surf. Sci. 1986, 171, L379.
38. Rick, S. W.; Doll, J. D. Surf. Sci. 1994, 302, L305.
39. Gdowski, G. E.; Stulen, R. H.; Felter, T. E. J. Vac. Sci. Technol., A 1987, 5, 1103.
40. Greuter, F.; Strathy, I.; Plummer, E. W.; Eberhardt, W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1986, 33, 736.
41. Itsumi, Y.; Ellis, D. E. J. Mater. Res. 1996, 11, 2206.
42. Hammer, L.; Landskron, H.; Nichtl-Pecher, H.; Fricke, A.; Heinz, K.; Müller, K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1993, 47, 15969.
43. Minot, C.; Demangeat, C. J. Chem. Phys. 1987, 86, 2161.
44. Moritz, W.; Imbihl, R.; Behm, R. J.; Ertl, G.; Matsushima, T. J. Chem. Phys. 1985, 83, 1959.
45. Chemaschi, P.; Yang, H.; Whitten, J. L. Surf. Sci. 1995, 330, 255.
46. Kurz, E. A.; Hudson, J. B. Surf. Sci. 1988, 195, 15.
47. Kurz, E. A.; Hudson, J. B. Surf. Sci. 1988, 195, 31.
48. Erley, W.; Baro, A. M. Surf. Sci. 1981, 112, L759.
49. Imbihl, R.; Behm, R. J.; Christmann, K.; Ertl, G.; Matsushima, T. Surf. Sci. 1982, 117, 257.
50. Nichtlpecher, W.; Gossmann, J.; Hammer, L.; Heinz, K.; Müller, K. J. Vac. Sci. Technol., A 1992, 10, 501.
51. Nobuhara, K.; Kasai, H.; Nakanishi, H.; Okiji, A. Surf. Sci. 2002, 507, 82.
52. Nobuhara, K.; Nakanishi, H.; Kasai, H.; Okiji, A. J. Appl. Phys. 2002, 91, 1855.
53. Badescu, S. C.; Salo, P.; Ala-Nissila, T.; Ying, S. C.; Jacobi, K.; Wang, Y.; Bedürftig, K.; Ertl, G. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 136101-1-136101-4.
54. Olsen, R. A.; Kroes, G. J.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 11155.
55. Umezawa, K.; Ito, T.; Asada, M.; Nakanishi, S.; Ding, P.; Lanford, W. A.; Hjörvarsson, B. Surf. Sci. 1997, 387, 320.
56. Wei, D.; Smith, K. E.; Kevan, S. D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1992, 45, 3652.
57. Richter, L. J.; Ho, W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1987, 36, 9797.
58. Seebauer, E. G.; Schmidt, L. D. Chem. Phys. Lett. 1986, 123, 129.
59. Batra, I. P. Surf. Sci. 1984, 137, 191.
60. Feibelman, P. J.; Hamann, D. R. Surf. Sci. 1987, 182, 411.
61. Poelsema, B.; Palmer, R. L.; Mechtersheimer, G.; Comsa, G. Surf. Sci. 1982, 117, 60.
62. Lapujoulade, J.; Neil, K. S. J. Chem. Phys. 1972, 57, 3535.
63. Christmann, K.; Schober, O.; Ertl, G.; Neumann, M. J. Chem. Phys. 1974, 60, 4528.
64. Christmann, K.; Behm, R. J.; Ertl, G.; Van Hove, M. A.; Weinberg, W. H. J. Chem. Phys. 1979, 70, 4168.
65. Russell, J. N., Jr.; Chorkendorff, I.; Lanzillotto, A. M.; Alvey, M. D.; Yates, J. T., Jr. J. Chem. Phys. 1986, 85, 6186.
66. Johnson, A. D.; Maynard, K. J.; Daley, S. P.; Yang, Q. Y.; Ceyer, S. T. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 927.
67. Hanbicki, A. T.; Darling, S. B.; Gaspar, D. J.; Sibener, S. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 9053.
68. van de Walle, G. F. A.; van Kempen, H.; Wyder, P.; Flipse, C. J. Surf. Sci. 1987, 181, 27.
69. Winkler, A.; Rendulic, K. D. Surf. Sci. 1982, 118, 19.
70. Cao, G. X.; Nabighian, E.; Zhu, X. D. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 3696.
71. Okuyama, H.; Ueda, T.; Aruga, T.; Nishijima, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001, 63, 233403-1-233403-4.
72. Premm, H.; Pölzl, H.; Winkler, A. Surf. Sci. 1998, 401, L444.
73. Wright, S.; Skelly, J. F.; Hodgson, A. Faraday Discuss. 2000, 117, 133.
74. Yang, H.; Whitten, J. L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5039.
75. Kresse, G.; Hafner, J. Surf. Sci. 2000, 459, 287.
76. Kaji, H.; Kakitani, K.; Yagi, Y.; Yoshimori, A. Shinku 2002, 45, 258.
77. Zheng, H.; Rao, B. K.; Khanna, S. N.; Jena, P. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997, 55, 4174.
78. Castellani, N. J.; Légaré, P.; Demangeat, C.; Pick, S. Surf. Sci. 1996, 352-354, 148.
79. Sha, X.; Jackson, B. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 389.
80. Chuikov, B. A.; Osovskii, V. D.; Ptushinskii, Y. G.; Sukretnyi, V. G. Surf. Sci. 2001, 473, 143.
81. Osovskii, V. D.; Ptushinskii, Y. G.; Sukretnyi, V. G.; Chuikov, B. A. JETP Lett. 1998, 67, 959.
82. Arnold, M.; Sologub, S.; Hupfauer, G.; Bayer, P.; Frie, W.; Hammer, L.; Heinz, K. Surf. Rev. Lett. 1997, 4, 1291.
83. Kohler, B.; Ruggerone, P.; Scheffler, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997, 56, 13 503.
84. Nahm, T. U.; Gomer, R. Surf. Sci. 1997, 375, 281.
85. Altshuler, E. S.; Mills, D. L. Surf. Sci. 1996, 367, L91.
86. Kwak, K. W.; Chou, M. Y.; Troullier, N. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 53, 13 734.
87. Balden, M.; Lehwald, S.; Ibach, H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 53, 7479.
88. Hulpke, E.; Ludecke, J. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 2846.
89. Raeker, T. J.; Depristo, A. E. Surf. Sci. 1990, 235, 84.
90. Gaylord, R. H.; Kevan, S. D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1988, 37, 8491.
91. Altman, M.; Chung, J. W.; Estrup, P. J.; Kosterlitz, J. M.; Prybyla, J.; Sahu, D.; Ying, S. C. J. Vac. Sci. Technol., A 1987, 5, 1045.
92. Herlt, H. J.; Bauer, E. Surf. Sci. 1986, 175, 336.
93. Lee, G.; Plummer, E. W. Surf. Sci. 2002, 498, 229.
94. Kammler, T.; Küppers, J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8115.
95. Gundersen, K.; Hammer, B.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K.; Lin, J. S.; Milman, V. Surf. Sci. 1993, 285, 27.
96. McCash, E. M.; Parker, S. F.; Pritchard, J.; Chesters, M. A. Surf. Sci. 1989, 215, 363.
97. Greuter, F.; Strathy, I.; Plummer, E. W.; Eberhardt, W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1986, 33, 736.
98. Lee, G.; Plummer, E. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2000, 62, 1651.
99. Lee, G.; Plummer, E. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1995, 51, 7250.
100. Yu, C. F.; Hogg, C. S.; Sibener, S. J. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1983, 30, 99.
101. Zhou, X. L.; White, J. M.; Koel, B. E. Surf. Sci. 1989, 218, 201.
102. Kroger, J.; Greber, T.; Osterwalder, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2000, 61, 14 146.
103. Kroger, J.; Lehwald, S.; Ibach, H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997, 55, 10895.
104. Yanagita, H.; Fujioka, H.; Aruga, T.; Takagi, N.; Nishijima, M. Surf. Sci. 1999, 441, 507.
105. Seebauer, E. G.; Kong, A. C. F.; Schmidt, L. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 6597.
106. Mate, C. M.; Somorjai, G. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1986, 34, 7417.
107. Mann, S. S.; Seto, T.; Barnes, C. J.; King, D. A. Surf. Sci. 1991, 261, 155.
108. Santoro, G.; Franchini, A.; Bortolani, V. Nuovo Cimento Soc. Ital. Fis., D 1998, 20, 1055.
109. Colonell, J. I.; Curtiss, T. J.; Sibener, S. J. Surf. Sci. 1996, 366, 19.
110. Pallassana, V.; Neurock, M.; Hansen, L. B.; Nørskov, J. K. J. Chem. Phys. 2000, 112, 5435.
111. Rodriguez, J. A.; Campbell, R. A.; Goodman, D. W. Surf. Sci. 1991, 244, 211.
112. He, J. W.; Goodman, D. W. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1502.
113. Hagedorn, C. J.; Weiss, M. J.; Weinberg, W. H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 60, R14016.
114. Engstrom, J. R.; Tsai, W.; Weinberg, W. H. J. Chem. Phys. 1987, 87, 3104.
115. Chakarov, D. V.; Marinova, T. S. Surf. Sci. 1998, 204, 147.
116. Murgai, V.; Weng, S. L.; Strongin, M.; Ruckman, M. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1983, 28, 6116.
117. Kneedler, E.; Smith, K. E.; Skelton, D.; Kevan, S. D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991, 44, 8233.
118. Belov, V. D.; Ustinov, Y. K.; Komar, A. P. Zh. Tekh. Fiz. 1976, 46, 2403.
119. Sinfelt, J. H. Bimetallic Catalysts: Discoveries, Concepts, and Applications; John Wiley and Sons: New York, 1983.
120. Besenbacher, F.; Chorkendorff, I.; Clausen, B. S.; Hammer, B.; Molenbroek, A. M.; Nørskov, J. K.; Stensgaard, I. Science 1998, 279, 1913.
121. Nielsen, L. P.; Besenbacher, F.; Stensgaard, I.; Laegsgaard, E.; Engdahl, C.; Stoltze, P.; Jacobsen, K. W.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 754.
122. Atli, A.; Abon, M.; Bertolini, J. C.; Boudeville, Y.; Fallavier, M.; Benmansour, M.; Thomas, J. P. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4895.
123. Hwu, H. H.; Eng, J., Jr.; Chen, J. G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 702.
124. Kitchin, J. R.; Khan, N. A.; Barteau, M. A.; Chen, J. G.; Yakshinksiy, B.; Madey, T. E. Surf. Sci. 2003, 544, 295.
125. Boo, J. B.; Lee, S. B.; Linke, R.; Becker, C.; Schroder, U.; Wandelt, K. J. Korean Phys. Soc. 1999, 35, S582.
126. Atli, A.; Alnot, M.; Ehrhardt, J. J.; Bertolini, J. C.; Abon, M. Surf. Sci. 1992, 270, 365.
127. Kitchin, J. R.; Nørskov, J. K.; Barteau, M. A.; Chen, J. G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10240.
128. Beutl, M.; Lesnik, J.; Rendulic, K. D.; Hirschl, R.; Eichler, A.; Kresse, G.; Hafner, J. Chem. Phys. Lett. 2001, 342, 473.
129. Schennach, R.; Krenn, G.; Klötzer, B.; Rendulic, K. D. Surf. Sci. 2003, 540, 237.
130. Greeley, J.; Mavrikakis, M. Nat. Mater. 2004, 3, 810.
131. Amandusson, H.; Ekedahl, L. G.; Dannetun, H. J. Membr. Sci. 2001, 193, 35.
132. Alfonso, D. R.; Cugini, A. V.; Sholl, D. S. Surf. Sci. 2003, 546, 12.
133. In Hydrogen in Metals II; Alefeld, G., Völkl, J., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 1978; Vol. 29.
134. Bowman, R. C., Jr.; Fultz, B. MRS Bull. 2002, 27, 688.
135. Johnson, A. D.; Daley, S. P.; Utz, A. L.; Ceyer, S. T. Science 1992, 257, 223.
136. Hammer, B.; Hansen, L. B.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 7413.
137. Neugebauer, J.; Scheffler, M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1992, 46, 16067.
138. Vanderbilt, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1990, 41, 7892.
139. Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1992, 46, 6671.
140. White, J. A.; Bird, D. M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1994, 50, 4954.
141. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
142. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 76th ed.; CRC Press: New York, 1996.
143. Ruban, A. V.; Skriver, H. L.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 15990.
144. Mavrikakis, M.; Rempel, J.; Greeley, J.; Hansen, L. B.; Nørskov, J. K. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6737.
145. Krekelberg, W. P.; Greeley, J.; Mavrikakis, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 987.
146. Arnold, M.; Sologub, S.; Frie, W.; Hammer, L.; Heinz, K. J. Phys.: Condens. Matter 1997, 9, 6481.
147. Jachimowski, T. A.; Meng, B.; Johnson, D. F.; Weinberg, W. H. J. Vac. Sci. Technol., A 1995, 13, 1564.
148. Conrad, H.; Ertl, G.; Latta, E. E. Surf. Sci. 1974, 41, 435.
149. Tamm, P. W.; Schmidt, L. D. J. Chem. Phys. 1971, 54, 4775.
150. Yates, J. T.; Thiel, P. A.; Weinberg, W. H. Surf. Sci. 1979, 84, 427.
151. Mahnig, M.; Schmidt, L. D. Z. Phys. Chem. 1972, 80, 71.
152. Bozso, F.; Ertl, G.; Grunze, M.; Weiss, M. Appl. Surf. Sci. 1977, 1, 103.
153. Bridge, M. E.; Comrie, C. M.; Lambert, R. M. J. Catal. 1979, 58, 28.
154. Frühberger, B.; Eng, J.; Chen, J. G. Catal. Lett. 1997, 45, 85.
155. Šljivančanin, Ž.; Hammer, B. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002, 65, 85 414.
156. Sakong, S.; Gross, A. Surf. Sci. 2003, 525, 107.
157. Hammer, B.; Nørskov, J. K. Nature 1995, 376, 238.
158. Greeley, J.; Mavrikakis, M. Surf. Sci. 2003, 540, 215.
159. Greeley, J.; Krekelberg, W. P.; Mavrikakis, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4296.