Experimental and theoretical study of the reactions between cerium oxide cluster anions and carbon monoxide: Size-dependent reactivity of Ce nO2n+1-(n = 1-21

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 27, 2011, Pages 13329-13337

  Wu, Xiao Nan ^a,b   Ding, Xun Lei ^a   Bai, Shu Ming ^a,b   Xu, Bo ^a,b   He, Sheng Gui ^a   Shi, Qiang ^a  

^a INSTITUTE OF CHEMISTRY   (China)

^b UNIVERSITY OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVE SITE; CERIUM OXIDES; CO OXIDATION; CONDENSED PHASE; DENSITY FUNCTIONALS; LARGE N; LOW TEMPERATURES; METAL-OXIDE CLUSTERS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NANOCRYSTALLINES; OXIDATION OF CO; REACTIVE OXYGEN SPECIES; SIZE-DEPENDENT REACTIVITY; SPIN DENSITY DISTRIBUTIONS; THEORETICAL STUDY; TIME OF FLIGHT MASS SPECTROMETRY;

CARBON DIOXIDE; CARBON MONOXIDE; CATALYST ACTIVITY; CERIUM COMPOUNDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; FLIGHT SIMULATORS; MASS SPECTROMETRY; METALLIC COMPOUNDS; MOLECULAR DYNAMICS; NEGATIVE IONS; OXYGEN; REACTION KINETICS;

CERIUM;

EID: 80053910009     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp202077s     Document Type: Article

References (101)

1. (a) Haruta, M.; Tsubota, S.; Kobayashi, T.; Kageyama, H.; Genet, M. J.; Delmon, B. J. Catal. 1993, 144, 175.
2. (b) Min, B. K.; Friend, C. M. Chem. Rev. 2007, 107, 2709.
3. (c) Xie, X. W.; Li, Y.; Liu, Z. Q.; Haruta, M.; Shen, W. J. Nature 2009, 458, 746.
4. (d) Jia, C. J.; Liu, Y.; Bongard, H.; Schu̇ith, F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1520.
5. (e) Camellone, M. F.; Fabris, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10473.
6. (a) Trovarelli, A. Catal. Rev. Sci. Eng. 1996, 38, 439.
7. (b) Fu, Q.; Saltsburg, H.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Science 2003, 301, 935.
8. (c) Esch, F.; Fabris, S.; Zhou, L.; Montini, T.; Africh, C.; Fornasiero, P.; Comelli, G.; Rosei, R. Science 2005, 309, 752.
9. Liu, X. W.; Zhou, K. B.; Wang, L.; Wang, B. Y.; Li, Y. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3140.
10. Gonzalez-Rovira, L.; Sanchez-Amaya, J. M.; Lopez-Haro, M.; del Rio, E.; Hungria, A. B.; Midgley, P.; Calvino, J. J.; Bernal, S.; Botana, F. J. Nano Lett. 2009, 9, 1395.
11. Carrettin, S.; Concepción, P.; Corma, A.; Nieto, J. M. L.; Puntes, V. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2538.
12. (a) Che, M.; Tench, A. J. Adv. Catal. 1982, 31, 77.
13. (b) Panov, G. I.; Dubkov, K. A.; Starokon, E. V. Catal. Today 2006, 117, 148.
14. (c) Chiesa, M.; Giamello, E.; Che, M. Chem. Rev. 2009, 110, 1320.
15. (a) Guzman, J.; Carrettin, S.; Fierro-Gonzalez, J. C.; Hao, Y. L.; Gates, B. C.; Corma, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 4778.
16. (b) Guzman, J.; Carrettin, S.; Corma, A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3286.
17. (a) Zhang, X. L.; Klabunde, K. J. Inorg. Chem. 1992, 31, 1706.
18. (b) Long, R. Q.; Huang, Y. P.; Wan, H. L. J. Raman. Spectrosc. 1997, 28, 29.
19. (c) Pushkarev, V. V.; Kovalchuk, V. I.; d'Itri, J. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5341.
20. (a) Zemski, K. A.; Justes, D. R.; Castleman, A. W., Jr. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6136.
21. (b) Armentrout, P. B. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 423.
22. (c) O'Hair, R. A. J.; Khairallah, G. N. J. Cluster Sci. 2004, 15, 331.
23. (d) Böhme, D. K.; Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2336.
24. (e) Gong, Y.; Zhou, M.; Andrews, L. Chem. Rev. 2009, 109, 6765.
25. (f) Roithová, J.; Schröder, D. Chem. Rev. 2009, 110, 1170.
26. (g) Zhao, Y. X.; Wu, X. N.; Ma, J. B.; He, S. G.; Ding, X. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 1925.
27. (h) Zhai, H. J.; Wang, L. S. Chem. Phys. Lett. 2010, 500, 185.
28. (i) Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 4442.
29. (a) Fielicke, A.; Mitric, R.; Meijer, G.; Bonaĉić-Koutecky, V.; von Helden, G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15716.
30. (b) Asmis, K. R.; Santambrogio, G.; Brümmer, M.; Sauer, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 3122.
31. (c) Manard, M. J.; Kemper, P. R.; Bowers, M. T. Int. J. Mass Spectrom. 2003, 228, 865.
32. (d) Reed, Z. A.; Duncan, M. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 5354.
33. (e) Dong, F.; Heinbuch, S.; Xie, Y.; Rocca, J. J.; Bernstein, E. R.; Wang, Z. C.; Deng, K.; He, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1932.
34. (f) Li, S. H.; Mirabal, A.; Demuth, J.; Woste, L.; Siebert, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16832.
35. (g) Li, H. B.; Tian, S. X.; Yang, J. L. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 10747.
36. (h) Vyboishchikov, S. F.; Sauer, J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8588.
37. Wu, X. N.; Zhao, Y. X.; Xue, W.; Wang, Z. C.; He, S. G.; Ding, X. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3984.
38. (a) Johnson, G. E.; Tyo, E. C.; Castleman, A. W., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 18108.
39. (b) Johnson, G. E.; Mitric, R.; Tyo, E. C.; Bonaĉić- Koutecky, V.; Castleman, A. W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13912.
40. (c) Johnson, G. E.; Mitric, R.; Nössler, M.; Tyo, E. C.; Bonaĉić-Koutecky, V.; Castleman, A. W., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5460.
41. (a) Feyel, S.; Döbler, J.; Schröder, D.; Sauer, J.; Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 4681.
42. (b) Feyel, S.; Döbler, J.; Hoeckendorf, R.; Beyer, M. K.; Sauer, J.; Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 1946.
43. (c) Schlangen, M.; Schwarz, H. Dalton Trans. 2009, 10155.
44. (d) Dietl, N.;Höckendorf, R. F.; Schlangen, M.; Lerch, M.; Beyer, M. K.; Schwarz, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 1430.
45. (a) Zhao, Y. X.; Wu, X. N.; Wang, Z. C.; He, S. G.; Ding, X. L. Chem. Commun. 2010, 46, 1736.
46. (b) Ding, X. L.; Zhao, Y. X.; Wu, X. N.; Wang, Z. C.; Ma, J. B.; He, S. G. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 11463.
47. (c) Wang, Z. C.; Wu, X. N.; Zhao, Y. X.; Ma, J. B.; Ding, X. L.; He, S. G. Chem. Phys. Lett. 2010, 489, 25.
48. (d) Ma, J. B.; Wu, X. N.; Zhao, X. X.; Ding, X. L.; He, S. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 12223.
49. Manzoli, M.; Boccuzzi, F.; Chiorino, A.; Vindigni, F.; Deng, W. L.; Flytzani-Stephanopoulos, M. J. Catal. 2007, 245, 308.
50. Xue, W.; Yin, S.; Ding, X. L.; He, S. G.; Ge, M. F. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 5302.
51. (a) Ma, J. B.; Wu, X. N.; Zhao, Y. X.; Ding, X. L.; He, S. G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10024.
52. (b) Zhao, Y. X.; Wu, X. N.; Ma, J. B.; He, S. G.; Ding, X. L. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12271.
53. (c) Zhao, Y. X.; Yuan, J. Y.; Ding, X. L.; He, S. G.; Zheng, W. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10084.
54. (d) Ma, J. B.; Wu, X. N.; Zhao, Y. X.; Ding, X. L.; He, S. G. Chin. J. Chem. Phys. 2010, 23, 133.
55. (e) Wang, Z. C.; Wu, X. N.; Zhao, Y. X.; Ma, J. B.; Ding, X. L.; He, S. G. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 3449.
56. (f) Wu, X. N.; Ma, J. B.; Xu, B.; Zhao, Y. X.; Ding, X. L.; He, S. G. J. Phys. Chem. A. 2011, 115, 5238.
57. (a) Leuchtner, R. E.; Harms, A. C.; Castleman, A. W., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2753.
58. (b) Khanna, S. N.; Jena, P. Phys. Rev. B 1995, 51, 13705.
59. (a) Burgert, R.; Schnöckel, H.; Grubisic, A.; Li, X.; Stokes, S. T.; Bowen, K. H.; Ganteför, G. F.; Kiran, B.; Jena, P. Science 2008, 319, 438.
60. (b) Schwarz, H. Int. J. Mass Spectrom. 2004, 237, 75.
61. Roach, P. J.; Woodward, W. H.; Castleman, A. W., Jr.; Reber, A. C.; Khanna, S. N. Science 2009, 323, 492.
62. Zhao, Y. X.; Ding, X. L.; Ma, Y. P.; Wang, Z. C.; He, S. G. Theor. Chem. Acc. 2010, 127, 449.
63. (a) Dekock, R. L.; Weltner, W. J. Phys. Chem. 1971, 75, 514.
64. (b) Ackermann, R. J.; Rauh, E. G.; Thorn, R. J. J. Chem. Phys. 1976, 65, 1027.
65. (c) Heinemann, C.; Cornehl, H. H.; Schröder, D.; Dolg, M.; Schwarz, H. Inorg. Chem. 1996, 35, 2463.
66. (d) Willson, S. P.; Andrews, L. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3171.
67. (e) Gibson, J. K. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 7891.
68. (a) Li, S. F.; Lu, H. Q.; Li, P. L.; Yang, Z. X.; Guo, Z. X. J. Chem. Phys. 2008, 128, 164718.
69. (b) Chen, C.; Chen, H.-L.; Weng, M. H.; Ju, S. P.; Chang, J. G.; Chang, C. S. Chin. J. Catal. 2008, 29, 1117.
70. Aubriet, F.; Gaumet, J. J.; de Jong, W. A.; Groenewold, G. S.; Gianotto, A. K.; McIlwain, M. E.; Van Stipdonk, M. J.; Leavitt, C. M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6239.
71. Xue, W.; Wang, Z. C.; He, S. G.; Xie, Y.; Bernstein, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15879.
72. Geusic, M. E.; Morse, M. D.; O'Brien, S. C.; Smalley, R. E. Rev. Sci. Instrum. 1985, 56, 2123.
73. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A. Gaussian 03, Revision C.02; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.
74. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
75. (b) Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
76. (a) Andrae, D.; Haussermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1990, 77, 123.
77. (b) Cao, X. Y.; Dolg, M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7348
78. Schafer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
79. (a) Sayle, T. X. T.; Parker, S. C.; Sayle, D. C. Chem. Commun. 2004, 2438.
80. (b) Cordatos, H.; Ford, D.; Gorte, R. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18128.
81. Forester, T. R.; Smith, W. DL-POLY user manual; Daresbury Laboratory: Daresbury, Warrington, U.K., 1995.
82. (a) Overhauser, A. W.; Ruchardt, H. Phys. Rev. 1958, 112, 722.
83. (b) Lindan, P.; Gillan, M. J. Phys.: Condens. Matter 1993, 5, 1019.
84. (a) Gotte, A.; Hermansson, K.; Baudin, M. Surf. Sci. 2004, 552, 273.
85. (b) Vyas S., Grimes R. W., Gay D. H., Rohl A. L. J. Chem. Soc. Faraday Trans.,1988,94,3059.
86. (a) Sayle, D. C.; Feng, X.; Ding, Y.; Wang, Z. L.; Sayle, T. X. T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7924.
87. (b) Loschen, C.; Migani, A.; Bromley, S. T.; Illas, F.; Neyman, K. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 5730.
88. Schlegel, H. B. J. Comput. Chem. 1982, 3, 214.
89. (a) Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1989, 90, 2154.
90. (b) Gonzalez, C.; Schlegel, H. B. J. Phys. Chem. 1990, 94, 5523.
91. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553.
92. Chase, M. W. NIST-JANAF Themochemical Tables, 4th ed., J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph 9, 1998.
93. Ganduglia-Pirovano, M. V.; Hofmann, A.; Sauer, J. Surf. Sci. Rep. 2007, 62, 219.
94. Walter, M. D.; Booth, C. H.; Lukens, W. W.; Andersen, R. A. Organometallics 2009, 28, 698.
95. (b) Fiedler, A.; Kretzschmar, I.; Schröder, D.; Schwarz, H. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9941.
96. (c) Wu, H. B.; Wang, L. S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 9129.
97. (d) Berg, C.; Schindler, T.; Kantlehner, M.; Niedner-Schatteburg, G.; Bondybey, V. E. Chem. Phys. 2000, 262, 143.
98. Lide, D. R. Handbook of chemistry and physics, 74th ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1994.
99. (b) Kimble, M. L.; Castleman, A. W. Int. J. Mass Spectrom. 2004, 233, 99.
100. (a) Liu, W.; Flytzani-Stephanopoulos, M. J. Catal. 1995, 153, 304.
101. (b) Bera, P.; Hegde, M. S. Catal. Lett. 2002, 79, 75.