Comparison of the catalytic activity of Au 3, Au 4 +, Au 5, and Au 5 - in the gas-phase reaction of H 2 and O 2 to form hydrogen peroxide: A density functional theory investigation

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 47, 2005, Pages 22392-22406

  Joshi, Ajay M ^a   Delgass, W Nicholas ^a   Thomson, Kendall T ^a  

^a PURDUE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYTIC CYCLE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY (DFT); ELECTRONIC ENERGY;

ACTIVATION ENERGY; BINDING ENERGY; CATALYST ACTIVITY; ELECTRONIC PROPERTIES; HYDROGEN PEROXIDE; OXIDATION; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; REACTION KINETICS;

GOLD COMPOUNDS;

GOLD; HYDROGEN; HYDROGEN PEROXIDE; OXYGEN;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPARATIVE STUDY; GAS; SURFACE PROPERTY; SYNTHESIS;

CATALYSIS; GASES; GOLD; HYDROGEN; HYDROGEN PEROXIDE; MODELS, CHEMICAL; OXYGEN; SURFACE PROPERTIES;

EID: 29144496088     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp052653d     Document Type: Article

References (85)

1. Haruta, M.; Yamada, N.; Kobayashi, T.; Iijima, S. J. Catal. 1989, 115, 301.
2. Haruta, M.; Tsubota, S.; Kobayashi, T.; Kangeyama, H.; Genet, M. J.; Delmon, B. J. Catal. 1993, 144, 175.
3. Haruta, M. Catal. Today 1997, 36, 153.
4. Haruta, M.; Date, M. Appl. Catal., A 2001, 222, 427.
5. Stangland, E. E.; Stavens, K. B.; Andres, R. P.; Delgass, W. N. J. Catal. 2000, 191, 332.
6. Stangland, E. E.; Taylor, B.; Andres, R. P.; Delgass, W. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2321.
7. Uphade, B. S.; Yamada, Y.; Akita, T.; Nakamura, T.; Haruta, M. Appl. Catal. A 2001, 215, 137.
8. Uphade, B. S.; Akita, T.; Nakamura, T.; Haruta, M. J. Catal 2002, 209, 331.
9. Nijhuis, T. A.; Huizinga, B. J.; Makkee, M.; Moulijn, J. A. Ind. Eng. Chem. Res. 1999, 38, 884.
10. Nijhuis, T. A.; Visser, T.; Weckhuysen, B. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1115.
11. Hayashi, T.; Tanaka, K.; Haruta, M. J. Catal. 1998, 178, 566.
12. Yap, N.; Andres, R. P.; Delgass, W. N. J. Catal. 2004, 226, 156.
13. Clerici, M. G.; Bellussi, G.; Romano, U. J. Catal. 1991, 129, 159.
14. Thomas, J. M.; Sankar, G.; Klunduk, M. C.; Attfield, M. P.; Maschmeyer, T.; Johnson, B. F. G.; Bell, R. G. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8809.
15. Thiele, G. F.; Roland, E. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997, 117, 351.
16. Munakata, H.; Oumi, Y.; Miyamoto, A. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3493.
17. Damin, A.; Bordiga, S.; Zecchina, A.; Lamberti, C. J. Chem. Phys. 2002, 117, 226.
18. Karlsen, E.; Schöffel, K. Catal. Today 1996, 32, 107.
19. Limtrakul, J.; Inntam, C.; Truong, T. N. J. Mol. Catal. A: Chem. 2004, 207, 137.
20. Neurock, M.; Manzer, L. E. Chem. Commun. 1996, 1133.
21. Sever, R. R.; Root, T. W. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4090.
22. Sinclair, P. E.; Catlow, C. R. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1084.
23. Tozzola, G.; Mantegazza, M. A.; Ranghino, G.; Petrini, G.; Bordiga, S.; Ricchiardi, G.; Lamberti, C.; Zullian, R.; Zecchina, A. J. Catal. 1998, 179, 64.
24. Vayssilov, G. N.; van Santen, R. A. J. Catal. 1998, 175, 170.
25. Wu, Y.-D.; Lai, D. K. W. J. Org. Chem. 1995, 60, 673.
26. Yudanov, I. V.; Gisdakis, P.; Valentin, C. D.; Rösch, N. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 2135.
27. Wells, D. H.; Delgass, W. N.; Thomson, K. T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2956.
28. Hammer, B.; Nørskov, J. K. Nature 1995, 376, 238.
29. Mavrikakis, M.; Stoltze, P.; Nørskov, J. K. Catal. Lett. 2000, 64, 101.
30. Lopez, N.; Nørskov, J. K. Surf. Sci. 2002, 515, 175.
31. Sanchez, A.; Abbet, S.; Heiz, U.; Schneider, W.-D.; Häkkinen, H.; Barnett, R. N.; Landman, U. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9573.
32. Stolcic, D.; Fischer, M.; Ganteför, G.; Kim, Y. D.; Sun, Q.; Jena, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2848.
33. Lee, T. H.; Ervin, K. M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 10023.
34. Salisbury, B. E.; Wallace, W. T.; Whetten, R. L. Chem. Phys. 2000, 262, 131.
35. Cox, D. M.; Brickman, R.; Creegan, K.; Kaldor, A. Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 1991, 19, 353.
36. Landon, P.; Collier, P. J.; Papworth, A. J.; Kiely, C. J.; Hutchings, G. J. Chem. Commun. 2002, 2058.
37. Landon, P.; Collier, P. J.; Carley, A. F.; Chadwick, D.; Papworth, A. J. ; Burrows, A.; Kielyd, C. J.; Hutchings, G. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1917.
38. Chinta, S.; Lunsford, J. H. J. Catal. 2004, 225, 249.
39. Choudhary, V. R.; Gaikwad, A. G.; Sansare, S. D. Catal. Lett. 2002, 83, 235.
40. Dissanayake, D. P.; Lunsford, J. H. J. Catal. 2002, 206, 173.
41. Dissanayake, D. P.; Lunsford, J. H. J. Catal. 2003, 214, 113.
42. Gaikwad, A. G.; Sansare, S. D.; Choudhary, V. R. J. Mol. Catal. A: Chem. 2002, 181, 143.
43. Han, Y.-F.; Lunsford, J. H. Catal. Lett. 2005, 99, 13.
44. Lunsford, J. H. J. Catal. 2003, 216, 455.
45. Sivadinarayana, C.; Choudhary, T. V.; Daemen, L. L.; Eckert, J.; Goodman, D. W. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 38.
46. Olivera, P. P.; Patrito, E. M.; Sellers, H. Surf. Sci. 1994, 313, 25.
47. Barton, D. G.; Podkolzin, S. G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2262.
48. Wells, D. H.; Delgass, W. N.; Thomson, K. T. J. Catal. 2004, 225, 69.
49. Fu, Q.; Saltsberg, H.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Science 2003, 301, 935.
50. Fierro-Gonzalez, J. C.; Gates, B. C. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16999.
51. Guzman, J.; Gates, B. C. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7659.
52. Guzman, J.; Gates, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2672.
53. Chen, M. S.; Goodman, D. W. Science 2004, 306, 252.
54. Valden, M.; Lai, X.; Goodman, D. W. Science 1998, 281, 1647.
55. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270.
56. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299.
57. Dunning, J. T. H.; Hay, P. J. In Methods of Electronic Structure Theory; Schaefer, H. F., III, Ed.; Modern Theoretical Chemistry 3; Plenum: New York, 1977.
58. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
59. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
60. Lee, C.; Yang, W.; Pair, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
61. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
62. Bond, G. C.; Thompson, D. T. Catal. Rev. 1999, 41, 319.
63. Wesendrup, R.; Hunt, T.; Schwerdtfeger, P. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9356.
64. Pyykkö, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 4412.
65. Taylor, K. J.; Pettiette-Hall, C. L.; Cheshnovsky, O.; Smalley, R. E. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3319.
66. Moore, C. E. Atomic Energy Levels; Circ. No. 467; National Bureau of Standards: Washington, DC, 1958; Vol. III.
67. Cheeseman, M. A.; Eyler, J. R. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1082.
68. Jackslath, C.; Rabin, I.; W. Schulze, B. B. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1200.
69. Curtiss, L. A.; Redfern, P. C.; Raghavachari, K.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 42.
70. Feller, D.; Davidson, E. R. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1024.
71. Rienstra-Kiracofe, J. C.; Tschumper, G. S.; H. F. Schaefer, I.; Nandi, S.; Ellison, G. B. Chem. Rev. 2002, 102, 231.
72. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 55th ed.; CRC Press: Cleveland, OH, 1974.
73. McQuarrie, D. A.; Simon, J. D. In Molecular Thermodynamics; McGuire, A., Ed.; University Science Books: Sausalito, CA, 1999; Chapters
74. Glendening, E. D.; Reed, A. E.; Carpenter, J. E.; Weinhold, F. NBO, version 3.1, Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 2001.
75. Bravo-Pérez, G.; Garzón, I. L.; Novaro, O. THEOCHEM 1999, 493, 225.
76. Howard, J. A.; Sutcliffe, R.; Mile, B. Surf. Sci. 1985, 156, 214.
77. Mills, G.; Gordon, M. S.; Metiu, H. Chem. Phys. Lett. 2002, 359, 493.
78. Ding, X.; Li, Z.; Yang, J.; Hou, J. G.; Zhu, Q. J. Chem. Phys. 2004, 120, 9594.
79. Fu, L.; Wu, N. Q.; Yang, J. H.; Qu, F.; Johnson, D. L.; Kung, M. C.; Kung, H. H.; Dravid, V. P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3704.
80. Gilb, S.; Weis, P.; Furche, F.; Ahlrichs, R.; Kappes, M. M. J. Chem. Phys. 2002, 116, 4094.
81. Joshi, A. M.; Delgass, W. N.; Thomson, K. T. Unpublished work.
82. Wang, J.; Wang, G.; Zhao, J. Phys. Rev. B 2002, 66, 035418.
83. Furche, F.; Ahlrichs, R.; Weis, P.; Jacob, C.; Gilb, S.; Bierweiler, T.; Kappes, M. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6982.
84. Naito, S.; Tanimoto, M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1988, 12, 832.
85. Taylor, B.; Lauterbach, J.; Delgass, W. N. Appl. Catal., A 2005, 291, 188.