Catalysts under controlled atmospheres in the transmission electron microscope

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 6, 2014, Pages 1673-1685

  Hansen, Thomas W ^a   Wagner, Jakob B ^a  

^a TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK   (Denmark)

Author keywords

catalysts; controlled atmosphere; EDX; EELS; ETEM; in situ; TEM

Indexed keywords

ELECTRON ENERGY LOSS SPECTROSCOPY; ENERGY DISPERSIVE SPECTROSCOPY; MICROSCOPES; PROTECTIVE ATMOSPHERES; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

CATALYTIC SYSTEM; ENVIRONMENTAL TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; ETEM; GASEOUS ATMOSPHERE; HIGH SPATIAL RESOLUTION; IN-SITU ELECTRON MICROSCOPY; OPERATING ENVIRONMENT; PUMPING SCHEMES;

CATALYSTS;

EID: 84902154860     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs401148d     Document Type: Review

References (131)

1. Chorkendorff, I.; Niemantsverdriet, J. W. Concepts of Modern Catalysis and Kinetics; Wiley-VCH: Weinheim, 2003.
2. Grunwaldt, J. D.; Molenbroek, A. M.; Topsoe, N. Y.; Topsoe, H.; Clausen, B. S. J. Catal. 2000, 194, 452-460
3. Honkala, K.; Hellman, A.; Remediakis, I. N.; Logadottir, A.; Carlsson, A.; Dahl, S.; Christensen, C. H.; Norskov, J. K. Science 2005, 307, 555-558
4. Brodersen, S. H.; Gronbjerg, U.; Hvolbaek, B.; Schiotz, J. J. Catal. 2011, 284, 34-41
5. Boudart, M. Chem. Rev. 1995, 95, 661-666
6. Datye, A. K. J. Catal. 2003, 216, 144-154
7. Hansen, P. L.; Helveg, S.; Datye, A. K., Atomic-scale imaging of supported metal nanocluster catalysts in the working state. In Adv. Catal.; Gates, B. C.; Knoziner, H., Eds.; Academic Press, London, U.K., 2006; Vol. 50, pp 77-95. (Pubitemid 43636884)
8. Zhang, S. R.; Nguyen, L.; Zhu, Y.; Zhan, S. H.; Tsung, C. K.; Tao, F. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1731-1739
9. Gai, P. L.; Boyes, E. D.; Helveg, S.; Hansen, P. L.; Giorgio, S.; Henry, C. R. MRS Bull. 2007, 32, 1044-1050
10. Grunwaldt, J. D.; Wagner, J. B.; Dunin-Borkowski, R. E. ChemCatChem. 2013, 5, 62-80
11. Ruska, E. Kolloid-Z. 1942, 100, 212-219
12. Swann, P. R.; Tighe, N. J. JKA-Jernkontoret Ann. 1971, 155, 497
13. Hashimoto, H.; Naiki, T. Jpn. J. Appl. Phys. 1968, 7, 946-952
14. Baker, R. T. K.; Harris, P. S. J. Phys. E: Sci. Instrum. 1972, 5, 793
15. Boyes, E. D.; Gai, P. L. Ultramicroscopy 1997, 67, 219-232
16. Baker, R. T. K.; Barber, M. A.; Harris, P. S.; Feates, F. S.; Waite, R. J. J. Catal. 1972, 26, 51-62
17. Baker, R. T. K.; Harris, P. S.; Thomas, R. B. Surf. Sci. 1974, 46, 311-316
18. Ross, F. M.; Tersoff, J.; Reuter, M.; Legoues, F. K.; Tromp, R. M. Microsc. Res. Tech. 1998, 42, 281-294
19. Gai, P. L.; Kourtakis, K. Science 1995, 267, 661-663
20. Gai, P. L. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1999, 4, 63-73
21. He, M.; Jiang, H.; Liu, B.; Fedotov, P. V.; Chernov, A. I.; Obraztsova, E. D.; Cavalca, F.; Wagner, J. B.; Hansen, T. W.; Anoshkin, I. V.; Obraztsova, E. A.; Belkin, A. V.; Sairanen, E.; Nasibulin, A. G.; Lehtonen, J.; Kauppinen, E. I. Sci. Rep. 2013, 3, 1460
22. Sharma, R.; Iqbal, Z. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 990-992
23. Hofmann, S.; Sharma, R.; Ducati, C.; Du, G.; Mattevi, C.; Cepek, C.; Cantoro, M.; Pisana, S.; Parvez, A.; Cervantes-Sodi, F.; Ferrari, A. C.; Dunin-Borkowski, R.; Lizzit, S.; Petaccia, L.; Goldoni, A.; Robertson, J. Nano Lett. 2007, 7, 602-608
24. Yoshida, H.; Kohno, H.; Takeda, S. Micron 2012, 43, 1176-1180
25. Feng, X. F.; Chee, S. W.; Sharma, R.; Liu, K.; Xie, X.; Li, Q. Q.; Fan, S. S.; Jiang, K. L. Nano Res. 2011, 4, 767-779
26. Yoshida, H.; Takeda, S.; Uchiyama, T.; Kohno, H.; Homma, Y. Nano Lett. 2008, 8, 2082-2086
27. Pattinson, S. W.; Diaz, R. E.; Stelmashenko, N. A.; Windle, A. H.; Ducati, C.; Stach, E. A.; Koziol, K. K. K. Chem. Mater. 2013, 25, 2921-2923
28. van Dorp, W. F.; Lazic, I.; Beyer, A.; Goelzhaeuser, A.; Wagner, J. B.; Hansen, T. W.; Hagen, C. W. Nanotechnology 2011, 22, 115303
29. Booth, T. J.; Pizzocchero, F.; Andersen, H.; Hansen, T. W.; Wagner, J. B.; Jinschek, J. R.; Dunin-Borkowski, R. E.; Hansen, O.; Boggild, P. Nano Lett. 2011, 11, 2689-2692
30. Boyes, E. D.; Ward, M. R.; Lari, L.; Gai, P. L. Ann. Phys. 2013, 525, 423-429
31. Hansen, T. W.; Wagner, J. B.; Dunin-Borkowski, R. E. Mater. Sci. Technol. 2010, 26, 1338-1344
32. Kishita, K.; Sakai, H.; Tanaka, H.; Saka, H.; Kuroda, K.; Sakamoto, M.; Watabe, A.; Kamino, T. J. Electron. Microsc. 2009, 58, 331-339
33. Tanaka, N.; Usukura, J.; Kusunoki, M.; Saito, Y.; Sasaki, K.; Tanji, T.; Muto, S.; Arai, S. Microscopy 2013, 62, 205-215
34. Sharma, R. Microsc. Microanal. 2001, 7, 494-506
35. Takeda, S.; Yoshida, H. Microscopy 2013, 62, 193-203
36. Creemer, J. F.; Helveg, S.; Hoveling, G. H.; Ullmann, S.; Molenbroek, A. M.; Sarro, P. M.; Zandbergen, H. W. Ultramicroscopy 2008, 108, 993-998
37. de Jonge, N.; Bigelow, W. C.; Veith, G. M. Nano Lett. 2010, 10, 1028-1031
38. Hansen, T. W.; Wagner, J. B. Microsc. Microanal. 2012, 18, 684-690
39. Yoshida, H.; Takeda, S. Phys. Rev. B 2005, 72, 195428
40. Suzuki, M.; Yaguchi, T.; Zhang, X. F. Microscopy 2013, 62, 437-450
41. Wagner, J. B.; Cavalca, F.; Damsgaard, C. D.; Duchstein, L. D. L.; Hansen, T. W. Micron 2012, 43, 1169-1175
42. Jinschek, J. R.; Helveg, S. Micron 2012, 43, 1156-1168
43. Haider, M.; Rose, H.; Uhlemann, S.; Schwan, E.; Kabius, B.; Urban, K. Ultramicroscopy 1998, 75, 53-60
44. Freitag, B.; Kujawa, S.; Mul, P. M.; Ringnalda, J.; Tiemeijer, P. C. Ultramicroscopy 2005, 102, 209-214
45. Simonsen, S. B.; Chorkendorff, I.; Dahl, S.; Skoglundh, M.; Sehested, J.; Helveg, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7968-7975
46. Simonsen, S. B.; Chorkendorff, I.; Dahl, S.; Skoglundh, M.; Sehested, J.; Helveg, S. J. Catal. 2011, 281, 147-155
47. Kuwauchi, Y.; Yoshida, H.; Akita, T.; Haruta, M.; Takeda, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 7729-7733
48. Gryaznov, V. G.; Kaprelov, A. M.; Belov, A. Y. Philos. Mag. Lett. 1991, 63, 275-279
49. Howe, J. M.; Yokota, T.; Murayama, M.; Jesser, W. A. J. Electron. Microsc. 2004, 53, 107-114
50. Doraiswamy, N.; Marks, L. D. Surf. Sci. 1996, 348, L67-L69
51. Yoshida, H.; Kuwauchi, Y.; Jinschek, J. R.; Sun, K. J.; Tanaka, S.; Kohyama, M.; Shimada, S.; Haruta, M.; Takeda, S. Science 2012, 335, 317-319
52. Hansen, P. L.; Wagner, J. B.; Helveg, S.; Rostrup-Nielsen, J. R.; Clausen, B. S.; Topsøe, H. Science 2002, 295, 2053-2055
53. Wagner, J. B.; Hansen, P. L.; Molenbroek, A. M.; Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Helveg, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7753-7758
54. Topsoe, N. Y.; Topsoe, H. J. Mol. Catal. A 1999, 141, 95-105
55. Askgaard, T. S.; Norskov, J. K.; Ovesen, C. V.; Stoltze, P. J. Catal. 1995, 156, 229-242
56. Wagner, J. B. In situ transmission electron microscopy of catalyst particles. Ph.D. Thesis, University of Copenhagen, November 2002.
57. Cabie, M.; Giorgio, S.; Henry, C. R.; Axet, M. R.; Philippot, K.; Chaudret, B. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2160-2163
58. Giorgio, S.; Cabie, M.; Henry, C. R. Gold Bull. 2008, 41, 167-173
59. Molina, L. M.; Lee, S.; Sell, K.; Barcaro, G.; Fortunelli, A.; Lee, B.; Seifert, S.; Winans, R. E.; Elam, J. W.; Pellin, M. J.; Barke, I.; von Oeynhausen, V.; Lei, Y.; Meyer, R. J.; Alonso, J. A.; Rodriguez, A. F.; Kleibert, A.; Giorgio, S.; Henry, C. R.; Meiwes-Broer, K. H.; Vajda, S. Catal. Today 2011, 160, 116-130
60. Hammer, B.; Nørskov, J. K. Nature 1995, 376, 238
61. Haruta, M.; Yamada, N.; Kobayashi, T.; Iijima, S. J. Catal. 1989, 115, 301-309
62. Haruta, M.; Tsubota, S.; Kobayashi, T.; Kageyama, H.; Genet, M. J.; Delmon, B. J. Catal. 1993, 144, 175-192
63. Akita, T.; Kohyama, M.; Haruta, M. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1773-1782
64. Akita, T.; Lu, P.; Ichikawa, S.; Tanaka, K.; Haruta, M. Surf. Interface Anal. 2001, 31, 73-78
65. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 48, 13115-13118
66. Uchiyama, T.; Yoshida, H.; Kuwauchi, Y.; Ichikawa, S.; Shimada, S.; Haruta, M.; Takeda, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10157-10160
67. Jacobsen, C. J. H. J. Catal. 2001, 200, 1-3
68. Hansen, T. W.; Wagner, J. B.; Hansen, P. L.; Dahl, S.; Topsoe, H.; Jacobsen, C. J. H. Science 2001, 294, 1508-1510
69. Hansen, T. W.; Hansen, P. L.; Dahl, S.; Jacobsen, J. H. Catal. Lett. 2002, 84, 7-12
70. Kowalczyk, Z.; Jodzis, S.; Sentek, J. Appl. Catal., A 1996, 138, 83-91
71. Tauster, S. J.; Fung, S. C.; Garten, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 170-175
72. Tauster, S. J. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 389-394
73. Kowalczyk, Z.; Jodzis, S.; Raróg, W.; Zielínski, J.; Pielaszek, J.; Presz, A. Appl. Catal., A 1999, 184, 95-102
74. Szmigiel, D.; Zielinski, J.; Bielawa, H.; Kurtz, M.; Hinrichsen, O.; Muhler, M.; Rarog, W.; Jodzis, S.; Kowalczyk, Z.; Znak, L. J. Catal. 2002, 205, 205-212
75. Raróg, W.; Kowalczyk, Z.; Sentek, J.; Skladanowski, D.; Zielínski, J. Catal. Lett. 2000, 68, 163-168
76. Rostrup-Nielsen, J.; Christiansen, L. J. Concepts in Syngas Manufacture; Imperial College Press: London, U.K., 2011; Vol. 10.
77. Rostrup-Nielsen, J. R. Steam Reforming Catalysts. Danish Technical Press Inc.: 1975.
78. Helveg, S.; Lopez-Cartes, C.; Sehested, J.; Hansen, P. L.; Clausen, B. S.; Rostrup-Nielsen, J. R.; Abild-Pedersen, F.; Nørskov, J. K. Nature 2004, 427, 426-429
79. Koh, A. L.; Gidcumb, E.; Zhou, O.; Sinclair, R. ACS Nano 2013, 7, 2566-2572
80. van Setten, B.; Makkee, M.; Moulijn, J. A. Catal. Rev. Sci. Eng. 2001, 43, 489-564
81. Simonsen, S. B.; Dahl, S.; Johnson, E.; Helveg, S. J. Catal. 2008, 255, 1-5
82. Sehested, J. Catal. Today 2006, 111, 103-110
83. Benavidez, A. D.; Kovarik, L.; Genc, A.; Agrawal, N.; Larsson, E. M.; Hansen, T. W.; Karim, A. M.; Datye, A. K. ACS Catal. 2012, 2, 2349-2356
84. Hansen, T. W. Sintering and particle dynamics in supported metal catalysts. Ph.D. Thesis, Technical University of Denmark: Lyngby, 2006.
85. Hansen, T. W.; Delariva, A. T.; Challa, S. R.; Datye, A. K. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1720-1730
86. Liu, R. J.; Crozier, P. A.; Smith, C. M.; Hucul, D. A.; Blackson, J.; Salaita, G. Microsc. Microanal. 2004, 10, 77-85
87. Wynblatt, P.; Gjostein, N. A. Prog. Solid State Chem. 1975, 9, 21-58
88. Granqvist, C. G.; Buhrman, R. A. Appl. Phys. Lett. 1975, 27, 693-694
89. DeLaRiva, A. T.; Hansen, T. W.; Challa, S. R.; Datye, A. K. J. Catal. 2013, 308, 291-305
90. Challa, S. R.; Delariva, A. T.; Hansen, T. W.; Helveg, S.; Sehested, J.; Hansen, P. L.; Garzon, F.; Datye, A. K. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20672-20675
91. Friel, J. J.; Lyman, C. E. Microsc. Microanal. 2006, 12, 2-25
92. Watanabe, M. Microscopy 2013, 62, 217-41
93. Keast, V. J.; Scott, A. J.; Brydson, R.; Williams, D. B.; Bruley, J. J. Microsc. 2001, 203, 135-175
94. Egerton, R. F.; Malac, M. J. Electron Spectrosc. 2005, 143, 43-50
95. Egerton, R. F. Rep. Prog. Phys. 2009, 72, 016502
96. Chee, S. W.; Sharma, R. Micron 2012, 43, 1181-1187
97. Dehghan, R.; Hansen, T. W.; Wagner, J. B.; Holmen, A.; Rytter, E.; Borg, O.; Walmsley, J. C. Catal. Lett. 2011, 141, 754-761
98. Janbroers, S.; Crozier, P. A.; Zandbergen, H. W.; Kooyman, P. J. Appl. Catal., B 2011, 102, 521-527
99. Li, P.; Liu, J.; Nag, N.; Crozier, P. A. J. Catal. 2009, 262, 73-82
100. Li, P.; Liu, J.; Nag, N.; Crozier, P. Appl. Catal., A 2006, 307, 212-221
101. García de Abajo, F. J. Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 209-275
102. Tan, H. Y.; Verbeeck, J.; Abakumov, A.; Van Tendeloo, G. Ultramicroscopy 2012, 116, 24-33
103. Cavalca, F.; Laursen, A. B.; Wagner, J. B.; Damsgaard, C. D.; Chorkendorff, I.; Hansen, T. W. ChemCatChem. 2013, 5, 2667-2672
104. Cavalca, F.; Laursen, A. B.; Kardynal, B. E.; Dunin-Borkowski, R. E.; Dahl, S.; Wagner, J. B.; Hansen, T. W. Nanotechnology 2012, 23, 075705
105. Wagner, J. B.; Hansen, P. L.; Molenbroek, A. M.; Topsoe, H.; Clausen, B. S.; Helveg, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7753-7758
106. Ankudinov, A. L.; Ravel, B.; Rehr, J. J.; Conradson, S. D. Phys. Rev. B 1998, 58, 7565-7576
107. Jeangros, Q.; Hansen, T. W.; Wagner, J. B.; Damsgaard, C. D.; Dunin-Borkowski, R. E.; Hebert, C.; Van Herle, J.; Hessler-Wyser, A. J. Mater. Sci. 2013, 48, 2893-2907
108. Wang, R.; Crozier, P. A.; Sharma, R.; Adams, J. B. Nano Lett. 2008, 8, 962-967
109. Sharma, R.; Crozier, P. A.; Kang, Z. C.; Eyring, L. Philos. Mag. 2004, 84, 2731-2747
110. Crozier, P. A.; Wang, R.; Sharma, R. Ultramicroscopy 2008, 108, 1432-40
111. Sharma, R. Microsc. Res. Tech. 2009, 72, 144-52
112. Sharma, R. Microsc. Res. Tech. 2009, 72, 144-152
113. Raabe, S.; Mierwaldt, D.; Ciston, J.; Uijttewaal, M.; Stein, H.; Hoffmann, J.; Zhu, Y.; Bloechl, P.; Jooss, C. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 3378-3388
114. Su, D. S. Anal. Bioanal. Chem. 2002, 374, 732-735
115. Su, D. S.; Wieske, M.; Beckmann, E.; Blume, A.; Mestl, G.; Schlogl, R. Catal. Lett. 2001, 75, 81-86
116. Wang, D.; Su, D. S.; Schlogl, R. Z. Anorg. Allg. Chem. 2004, 630, 1007-1014
117. Chenna, S.; Crozier, P. A. Micron 2012, 43, 1188-1194
118. Crozier, P. A.; Chenna, S. Ultramicroscopy 2011, 111, 177-85
119. Chenna, S.; Crozier, P. A. ACS Catal. 2012, 2, 2395-2402
120. Creemer, J. F.; Briand, D.; Zandbergen, H. W.; van der Vlist, W.; de Boer, C. R.; de Rooij, N. F.; Sarro, P. M. Sens. Actuators, A 2008, 148, 416-421
121. Creemer, J. F.; Van der Vlist, W.; Boer, C. R. D.; Zandbergen, H. W.; Sarro, P. M.; Briand, D.; De Rooij, N. F. 2005 Ieee Sensors; Institute of Electrical and Electronics Engineers: New York, 2005; Vols. 1 and 2, pp 330-333.
122. Creemer, J. F.; Helveg, S.; Kooyman, P. J.; Molenbroek, A. M.; Zandbergen, H. W.; Sarro, P. M. J. Microelectromech. S. 2010, 19, 254-264
123. Allard, L. F.; More, K. L.; Liu, J. Microsc. Microanal. 2009, 15, 130-131
124. de Jonge, N.; Peckys, D. B.; Kremers, G. J.; Piston, D. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 2159-2164
125. Alan, T.; Yokosawa, T.; Gaspar, J.; Pandraud, G.; Paul, O.; Creemer, F.; Sarro, P. M.; Zandbergen, H. W. Appl. Phys. Lett. 2012, 100, 081903
126. Yokosawa, T.; Alan, T.; Pandraud, G.; Dam, B.; Zandbergen, H. Ultramicroscopy 2012, 112, 47-52
127. Kawasaki, T.; Ueda, K.; Ichihashi, M.; Tanji, T. Rev. Sci. Instrum. 2009, 80, 5
128. Vendelbo, S. B.; Kooyman, P. J.; Creemer, J. F.; Morana, B.; Mele, L.; Dona, P.; Nelissen, B. J.; Helveg, S. Ultramicroscopy 2013, 133, 72-79
129. Grob, P.; Bean, D.; Typke, D.; Li, X. M.; Nogales, E.; Glaeser, R. M. Ultramicroscopy 2013, 133, 1-7
130. Flannigan, D. J.; Zewail, A. H. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1828-1839
131. Miller, B. K.; Crozier, P. A. Microsc. Microanal. 2013, 19, 461-469