Surface-Bound Intermediates in Low-Temperature Methanol Synthesis on Copper: Participants and Spectators

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 12, 2015, Pages 7328-7337

  Yang, Yong ^a,b,d   Mei, Donghai ^a   Peden, Charles H F ^a   Campbell, Charles T ^b   Mims, Charles A ^c  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

^c UNIVERSITY OF TORONTO   (Canada)

^d SHANGHAITECH UNIVERSITY   (China)

Author keywords

copper; formate; mechanism; methanol synthesis; spectator

Indexed keywords

CARBON DIOXIDE; CATALYSIS; CATALYST ACTIVITY; CATALYSTS; COPPER; FORMIC ACID; INFRARED SPECTROSCOPY; ISOTOPES; MASS SPECTROMETRY; MECHANISMS; METHANOL; MONOLAYERS; REACTION INTERMEDIATES; REACTION RATES; SYNTHESIS (CHEMICAL); SYNTHESIS GAS MANUFACTURE; TEMPERATURE; TITRATION; VAPOR DEPOSITION;

CATALYTIC REACTIONS; FORMATE; METHANOL SYNTHESIS; MONOLAYER EQUIVALENTS; REACTION CONDITIONS; SPECTATOR; STEADY-STATE CATALYSIS; SURFACE-BOUND INTERMEDIATES;

SURFACE REACTIONS;

EID: 84948763034     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b02060     Document Type: Article

References (90)

1. Chinchen, G. C.; Denny, P. J.; Jennings, J. R.; Spencer, M. S.; Waugh, K. C. Appl. Catal. 1988, 36, 1-65 10.1016/S0166-9834(00)80103-7
2. Liu, X. M.; Lu, G. Q.; Yan, Z. F.; Beltramini, J. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42, 6518-6530 10.1021/ie020979s
3. Farrauto, R.; Hwang, S.; Shore, L.; Ruettinger, W.; Giroux, T.; Liu, Y.; Ilinich, O. Annu. Rev. Mater. Res. 2003, 33, 1-27 10.1146/annurev.matsci.33.022802.091348
4. Ma, J.; Sun, N. N.; Zhang, X. L.; Zhao, N.; Mao, F. K.; Wei, W.; Sun, Y. H. Catal. Today 2009, 148, 221-231 10.1016/j.cattod.2009.08.015
5. Palo, D. R.; Dagle, R. A.; Holladay, J. D. Chem. Rev. 2007, 107, 3992-4021 10.1021/cr050198b
6. Song, C. S. Catal. Today 2006, 115, 2-32 10.1016/j.cattod.2006.02.029
7. Olah, G. A.; Goeppert, A.; Prakash, G. K. S. J. Org. Chem. 2009, 74, 487-498 10.1021/jo801260f
8. Campbell, C. T.; Ertl, G.; Kuipers, H.; Segner, J. J. Chem. Phys. 1980, 73, 5862-5873 10.1063/1.440029
9. Campbell, C. T.; Daube, K. A. J. Catal. 1987, 104, 109-119 10.1016/0021-9517(87)90341-1
10. Rodriguez, J. A.; Goodman, D. W. Stud. Surf. Sci. Catal. 1991, 64, 87-116 10.1016/S0167-2991(08)60945-3
11. Domagala, M. E.; Campbell, C. T. Catal. Lett. 1991, 9, 65-70 10.1007/BF00769083
12. Szanyi, J.; Goodman, D. W. Catal. Lett. 1991, 10, 383-390 10.1007/BF00769173
13. Robbins, J. L.; Iglesia, E.; Kelkar, C. P.; DeRites, B. Catal. Lett. 1991, 10, 1-10 10.1007/BF00764730
14. Ernst, K. H.; Campbell, C. T.; Moretti, G. J. Catal. 1992, 134, 66-74 10.1016/0021-9517(92)90210-9
15. Ovesen, C. V.; Stoltze, P.; Norskov, J. K.; Campbell, C. T. J. Catal. 1992, 134, 445-468 10.1016/0021-9517(92)90334-E
16. Chorkendorff, I.; Taylor, P. A.; Rasmussen, P. B. J. Vac. Sci. Technol., A 1992, 10, 2277-2281 10.1116/1.577930
17. Millar, G. C.; Rochester, C. H.; Waugh, K. C. Catal. Lett. 1992, 14, 289-295 10.1007/BF00769666
18. Rasmussen, P. B.; Holmblad, P. M.; Askgaard, T.; Ovesen, C. V.; Stoltze, P.; Norskov, J. K.; Chorkendorff, I. Catal. Lett. 1994, 26, 373-381 10.1007/BF00810611
19. Rasmussen, P. B.; Kazuta, M.; Chorkendorff, I. Surf. Sci. 1994, 318, 267-280 10.1016/0039-6028(94)90101-5
20. Clarke, D. B.; Bell, A. J. Catal. 1995, 154, 314-328 10.1006/jcat.1995.1173
21. Askgaard, T. S.; Nørskov, J. K.; Ovesen, C. V.; Stolze, P. J. Catal. 1995, 156, 229-242 10.1006/jcat.1995.1250
22. Taylor, P. A.; Rasmussen, P. B.; Chorkendorff, I. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1995, 91, 1267-1269 10.1039/ft9959101267
23. Yoshihara, J.; Parker, S. C.; Schafer, A.; Campbell, C. T. Catal. Lett. 1995, 31, 313-324 10.1007/BF00808595
24. Yoshihara, J.; Campbell, C. T. J. Catal. 1996, 161, 776-782 10.1006/jcat.1996.0240
25. Sakakini, B.; Tabatabaei, J.; Watson, M. J.; Waugh, K. C.; Zemicael, F. W. Faraday Discuss. 1996, 105, 369-376 10.1039/fd9960500369
26. Fujitani, T.; Nakamura, I.; Uchijima, T.; Nakamura, J. Surf. Sci. 1997, 383, 285-298 10.1016/S0039-6028(97)00192-1
27. Fisher, I. A.; Bell, A. T. J. Catal. 1998, 178, 153-173 10.1006/jcat.1998.2134
28. Mei, D. H.; Xu, L.; Henkelman, G. J. Catal. 2008, 258, 44-51 10.1016/j.jcat.2008.05.024
29. Yang, Y.; Mims, C. A.; Disselkamp, R. S.; Mei, D.; Kwak, J.-H.; Szanyi, J.; Peden, C. H. F.; Campbell, C. T. Catal. Lett. 2008, 125, 201-208 10.1007/s10562-008-9592-4
30. Yang, Y.; Mims, C. A.; Disselkamp, R. S.; Peden, C. H. F.; Campbell, C. T. Top. Catal. 2009, 52, 1440-1447 10.1007/s11244-009-9320-3
31. Yang, Y. X.; Evans, J.; Rodriguez, J. A.; White, M. G.; Liu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 9909-9917 10.1039/c001484b
32. Yang, Y.; Mims, C. A.; Disselkamp, R. S.; Kwak, J.-H.; Peden, C. H. F.; Campbell, C. T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17205-17211 10.1021/jp104068k
33. Grabow, L. C.; Mavrikakis, M. ACS Catal. 2011, 1, 365-384 10.1021/cs200055d
34. Zhao, Y.; Yang, Y.; Mims, C. A.; Peden, C. H. F.; Li, J.; Mei, D. H. J. Catal. 2011, 281, 199-211 10.1016/j.jcat.2011.04.012
35. Yang, Y.; Mims, C. A.; Mei, D.; Peden, C. H. F.; Campbell, C. T. J. Catal. 2013, 298, 10-17 10.1016/j.jcat.2012.10.028
36. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Varley, J. B.; Norskov, J. K. Catal. Lett. 2013, 143, 71-73 10.1007/s10562-012-0947-5
37. Behrens, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12022-12024 10.1002/anie.201409282
38. Studt, F.; Behrens, M.; Kunkes, E. L.; Thomas, N.; Zander, S.; Tarasov, A.; Schumann, J.; Frei, E.; Varley, J. B.; Abild-Pedersen, F. ChemCatChem 2015, 7, 1105-1111 10.1002/cctc.201500123
39. Uzunova, E. L.; Seriani, N.; Mikosch, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 11088-11094 10.1039/C5CP01267H
40. Campbell, C. T. Stud. Surf. Sci. Catal. 1988, 38, 783-790 10.1016/S0167-2991(09)60706-0
41. Fujitani, T.; Nakamura, I.; Watanabe, T.; Uchijima, T.; Nakamura, J. Catal. Lett. 1995, 35, 297-302 10.1007/BF00807186
42. Ovesen, C. V.; Clausen, B. S.; Schiotz, J.; Stoltze, P.; Topsoe, H.; Norskov, J. K. J. Catal. 1997, 168, 133-142 10.1006/jcat.1997.1629
43. Schilke, T. C.; Fisher, I. A.; Bell, A. T. Catal. Lett. 1998, 54, 105-111 10.1023/A:1019044425607
44. Schilke, T. C.; Fisher, I. A.; Bell, A. T. J. Catal. 1999, 184, 144-156 10.1006/jcat.1999.2434
45. Nakamura, J.; Choi, Y.; Fujitani, T. Top. Catal. 2003, 22, 277-285 10.1023/A:1023588322846
46. Behrens, M.; Studt, F.; Kasatkin, I.; Kuhl, S.; Havecker, M.; Abild-Pedersen, F.; Zander, S.; Girgsdies, F.; Kurr, P.; Kniep, B.-L. Science 2012, 336, 893-897 10.1126/science.1219831
47. Zuo, Z.-J.; Han, P.-D.; Li, Z.; Hu, J.-S.; Huang, W. Appl. Surf. Sci. 2012, 261, 640-646 10.1016/j.apsusc.2012.08.074
48. Samson, K.; Sliwa, M.; Socha, R. P.; Gora-Marek, K.; Mucha, D.; Rutkowska-Zbik, D.; Paul, J.-F.; Ruggiero-Mikolajczyk, M.; Grabowski, R.; Sloczynski, J. ACS Catal. 2014, 4, 3730-3741 10.1021/cs500979c
49. Kagan, Yu B.; Rosovsky, A.; Ya; Liberov, L. G.; Slivinsky, E. V.; Lin, G. I.; Loktev, S. M.; Bashkirov, A. N. Dokl. Akad. Nauk SSSR 1975, 224, 1081-1084
50. Chinchen, G. C.; Denny, P. J.; Parker, D. G.; Spencer, M. S.; Whan, D. A. Appl. Catal. 1987, 30, 333-338 10.1016/S0166-9834(00)84123-8
51. Ostrovskii, V. E. Catal. Today 2002, 77, 141-160 10.1016/S0920-5861(02)00241-9
52. Edwards, J. F.; Schrader, G. L. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5620-5624 10.1021/j150667a032
53. Liu, P.; Rodriguez, J. A. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164705 10.1063/1.2722747
54. Gokhale, A. A.; Dumesic, J. A.; Mavrikakis, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1402-1414 10.1021/ja0768237
55. Tang, Q.-L.; Chen, Z.-X.; He, X. Surf. Sci. 2009, 603, 2138-2144 10.1016/j.susc.2009.04.011
56. Lin, C.-H.; Chen, C.-L.; Wang, J. H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18582-18588 10.1021/jp2034467
57. Burch, R.; Goguet, A.; Meunier, F. C. Appl. Catal., A 2011, 409-410, 3-12 10.1016/j.apcata.2011.09.034
58. Madon, R. J.; Braden, D.; Kandoi, S.; Nagel, P.; Mavrikakis, M.; Dumesic, J. A. J. Catal. 2011, 281, 1-11 10.1016/j.jcat.2011.03.008
59. Bowker, M.; Hadden, R. A.; Houghton, H.; Hyland, J. N. K.; Waugh, K. C. J. Catal. 1988, 109, 263-273 10.1016/0021-9517(88)90209-6
60. Neophytides, S. G.; Marchi, A. J.; Froment, G. F. Appl. Catal., A 1992, 86, 45-64 10.1016/0926-860X(92)80041-A
61. Russell, J. N., Jr.; Gates, S. M.; Yates, J. T., Jr. Surf. Sci. 1985, 163, 516-540 10.1016/0039-6028(85)91077-5
62. Wachs, I. E.; Madix, R. J. J. Catal. 1978, 53, 208-227 10.1016/0021-9517(78)90068-4
63. Waugh, K. C. Catal. Today 1992, 15, 51-75 10.1016/0920-5861(92)80122-4
64. Schumacher, N.; Boisen, A.; Dahl, S.; Gokhale, A. A.; Kandoi, S.; Grabow, L. C.; Dumesic, J. A.; Mavrikakis, M.; Chorkendorff, I. J. Catal. 2005, 229, 265-275 10.1016/j.jcat.2004.10.025
65. Nakamura, I.; Nakano, H.; Fujitani, T.; Uchijima, T.; Nakamura, J. J. Vac. Sci. Technol., A 1999, 17, 1592-1595 10.1116/1.581856
66. Yatsu, T.; Nishimura, H.; Fujitani, T.; Nakamura, J. J. Catal. 2000, 191, 423-429 10.1006/jcat.2000.2810
67. Millar, G.; Rochester, C. H.; Howe, C.; Waugh, K. C. Mol. Phys. 1992, 76, 833-849 10.1080/00268979200101721
68. Nakano, H.; Hakamura, I.; Fujitani, T.; Nakamura, J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1355-1365 10.1021/jp002644z
69. Bando, K. K.; Sayama, K.; Kusama, H.; Okabe, K.; Arakawa, H. Appl. Catal., A 1997, 165, 391-409 10.1016/S0926-860X(97)00221-4
70. Ortelli, E. E.; Weigel, J. M.; Wokaun, A. Catal. Lett. 1998, 54, 41-48 10.1023/A:1019032022881
71. Weigel, J.; Koeppel, R. A.; Baiker, A.; Wokaun, A. Langmuir 1996, 12, 5319-5329 10.1021/la9506990
72. Joo, O. S.; Jung, K. D.; Han, S. H.; Uhm, S. J.; Lee, D. K.; Ihm, S. K. Appl. Catal., A 1996, 135, 273-286 10.1016/0926-860X(95)00256-1
73. Burch, R.; Golunski, S. E.; Spencer, M. S. Catal. Lett. 1990, 5, 55-60 10.1007/BF00772093
74. Bowker, M.; Hadden, R. A.; Houghton, H.; Hyland, J. N. K.; Waugh, K. C. J. Catal. 1988, 109, 263-273 10.1016/0021-9517(88)90209-6
75. Millar, G. J.; Rochester, C. H.; Waugh, K. C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991, 87, 1491-1496 10.1039/ft9918701491
76. Millar, G. J.; Rochester, C. H.; Waugh, K. C. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991, 87, 2795-2804 10.1039/ft9918702795
77. Shido, T.; Iwasawa, Y. J. Catal. 1993, 141, 71-81 10.1006/jcat.1993.1119
78. Shido, T.; Yamaguchi, A.; Asakura, K.; Iwasawa, Y. J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 163, 67-77 10.1016/S1381-1169(00)00400-3
79. Yang, Y.; Disselkamp, R. S.; Campbell, C. T.; Szanyi, J.; Peden, C. H. F.; Goodwin, J. G., Jr. Rev. Sci. Instrum. 2006, 77, 094104 10.1063/1.2349602
80. Chinchen, G. C.; Hay, H. C. M.; Vandervell, D.; Waugh, K. C. J. Catal. 1987, 103, 79-86 10.1016/0021-9517(87)90094-7
81. Luys, M.-J.; van Oeffelt, P. H.; Pieters, P.; Ter Veen, R. Catal. Today 1991, 10, 283-292 10.1016/0920-5861(91)80008-W
82. Luys, M. J.; van Oeffelt, P. H.; Brouwer, W. G. J.; Pijpers, A. P.; Scholten, J. J. F. Appl. Catal. 1989, 46, 161-173 10.1016/S0166-9834(00)81401-3
83. Arakawa, H.; Sayama, K. Stud. Surf. Sci. Catal. 1993, 75, 2777-2780 10.1016/S0167-2991(08)64403-1
84. van Herwijnen, T.; Guczalski, R. T.; de Jong, W. A. J. Catal. 1980, 63, 94-101 10.1016/0021-9517(80)90062-7
85. Fujitani, T.; Choi, Y.; Sano, M.; Kushida, Y.; Nakamura, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1235-1240 10.1021/jp9920242
86. Youngs, T. G. A.; Haq, S.; Bowker, M. Surf. Sci. 2008, 602, 1775-1782 10.1016/j.susc.2008.03.013
87. Ying, D. H. S.; Madix, R. J. J. Catal. 1980, 61, 48-56 10.1016/0021-9517(80)90338-3
88. Taylor, P. A.; Rasmussen, P. B.; Ovesen, C. B.; Stoltze, P.; Chorkendorff, I. Surf. Sci. 1992, 261, 191-206 10.1016/0039-6028(92)90231-T
89. Millar, G. C.; Rochester, C. G.; Waugh, M. S. Catal. Lett. 1992, 14, 289-295 10.1007/BF00769666
90. Burch, R.; Chalker, S.; Pritchard, J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991, 87, 1791-1794 10.1039/ft9918701791