Interplay of Pt and Crystal Facets of TiO2: CO Oxidation Activity and Operando XAS/DRIFTS Studies

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 11, 2016, Pages 7799-7809

  Zhou, Ying ^a,b   Doronkin, Dmitry E ^a,c   Chen, Menglu ^b   Wei, Shiqian ^b   Grunwaldt, Jan Dierk ^a,c  

^a KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

^b SOUTHWEST PETROLEUM UNIVERSITY   (China)

^c KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (Germany)

Author keywords

CO oxidation activity; crystal facets; metal support interaction; operando XAS DRIFTS; Pt TiO2 catalyst

Indexed keywords

CHROMIUM COMPOUNDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EMISSION SPECTROSCOPY; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; OXIDATION; PLATINUM; SINTERING; TITANIUM DIOXIDE; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

CO OXIDATION; CRYSTAL FACETS; METAL-SUPPORT INTERACTIONS; OPERANDO; PT/TIO2;

CATALYST ACTIVITY;

EID: 84994517746     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.6b01509     Document Type: Article

References (68)

1. Lanzafame, P.; Centi, G.; Perathoner, S. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7562-7580 10.1039/C3CS60396B
2. Zecevic, J.; Vanbutsele, G.; de Jong, K. P.; Martens, J. A. Nature 2015, 528, 245-248 10.1038/nature16173
3. Newton, M. A.; Ferri, D.; Smolentsev, G.; Marchionni, V.; Nachtegaal, M. Nat. Commun. 2015, 6, 8675 10.1038/ncomms9675
4. Grunwaldt, J.-D.; Baiker, A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1002-1012 10.1021/jp983206j
5. Fu, Q.; Saltsburg, H. Flytzani-Stephanopoulos Science 2003, 301, 935-938 10.1126/science.1085721
6. Wootsch, A.; Descorme, C.; Duprez, D. J. Catal. 2004, 225, 259-266 10.1016/j.jcat.2004.04.017
7. Christopher, P.; Xin, H. L.; Linic, S. Nat. Chem. 2011, 3, 467-472 10.1038/nchem.1032
8. Roldan Cuenya, B.; Behafarid, F. Surf. Sci. Rep. 2015, 70, 135-187 10.1016/j.surfrep.2015.01.001
9. Gänzler, A. M.; Casapu, M.; Boubnov, A.; Müller, O.; Conrad, S.; Lichtenberg, H.; Frahm, R.; Grunwaldt, J.-D. J. Catal. 2015, 328, 216-224 10.1016/j.jcat.2015.01.002
10. Murdoch, M.; Waterhouse, G. I. N; Nadeem, M. A.; Metson, J. B.; Keane, M. A.; Howe, R. F.; Llorca, J.; Idriss, H. Nat. Chem. 2011, 3, 489-492 10.1038/nchem.1048
11. Herzing, A. A.; Kiely, C. J.; Carley, A. F.; Landon, P.; Hutchings, G. J. Science 2008, 321, 1331-1335 10.1126/science.1159639
12. Yang, L. F.; Shan, S. Y.; Loukrakpam, R.; Petkov, V.; Ren, Y.; Wanjala, B. N.; Engelhard, M. H.; Luo, J.; Yin, J.; Chen, Y. S.; Zhong, C.-J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15048-15060 10.1021/ja3060035
13. Tauster, S. J. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 389-394 10.1021/ar00143a001
14. Alayon, E. M. C.; Singh, J.; Nachtegaal, M.; Harfouche, M.; van Bokhoven, J. A. J. Catal. 2009, 263, 228-238 10.1016/j.jcat.2009.02.010
15. Jiang, Z.; Yang, Y.; Shangguan, W. F.; Jiang, Z. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 19396-19404 10.1021/jp3061009
16. Zhao, K. F.; Tang, H. L.; Qiao, B. T.; Li, L.; Wang, J. H. ACS Catal. 2015, 5, 3528-3539 10.1021/cs5020496
17. Yang, H. G.; Sun, C. H.; Qiao, S. Z.; Zou, J.; Liu, G.; Smith, S. C.; Cheng, H. M.; Lu, G. Q. Nature 2008, 453, 638-641 10.1038/nature06964
18. Pan, J.; Liu, G.; Lu, G. Q.; Cheng, H. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2133-2137 10.1002/anie.201006057
19. Si, R.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2884-2887 10.1002/anie.200705828
20. Liu, L. C.; Ge, C. Y.; Zou, W. X.; Gu, X. R.; Gao, F.; Dong, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 5133-5140 10.1039/C4CP05449K
21. Bordiga, S.; Groppo, E.; Agostini, G.; van Bokhoven, J. A.; Lamberti, C. Chem. Rev. 2013, 113, 1736-1850 10.1021/cr2000898
22. Newton, M. A.; van Beek, W. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4845-4863 10.1039/b919689g
23. Grunwaldt, J.-D.; Schroer, C. G. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4741-4753 10.1039/c0cs00036a
24. Topsøe, H. J. Catal. 2003, 216, 155-164 10.1016/S0021-9517(02)00133-1
25. Thomas, J. M. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3588-3628 10.1002/(SICI)1521-3773(19991216)38:24<3588::AID-ANIE3588>3.0.CO;2-4
26. Tao, F.; Salmeron, M. Science 2011, 331, 171-174 10.1126/science.1197461
27. Weckhuysen, B. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 4351-4360 10.1039/b309650p
28. Grunwaldt, J.-D.; Clausen, B. S. Top. Catal. 2002, 18, 37-43 10.1023/A:1013838428305
29. Grunwaldt, J.-D.; Caravati, M.; Hannemann, S.; Baiker, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 3037-3047 10.1039/b403071k
30. Bare, S. R.; Ressler, T. Adv. Catal. 2009, 52, 339-465 10.1016/S0360-0564(08)00006-0
31. Newton, M. A.; Chapman, K. W.; Thompsett, D.; Chupas, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5036-5039 10.1021/ja2114163
32. Singh, J.; Alayon, E. M. C.; Tromp, M.; Safonova, O. V.; Glatzel, P.; Nachtegaal, M.; Frahm, R.; van Bokhoven, J. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 9260-9264 10.1002/anie.200803427
33. Boubnov, A.; Carvalho, H. W. P.; Doronkin, D. E.; Günter, T.; Gallo, E.; Atkins, A. J.; Jacob, C. R.; Grunwaldt, J.-D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13006-13015 10.1021/ja5062505
34. Mutz, B.; Carvalho, H. W. P.; Mangold, S.; Kleist, W.; Grunwaldt, J.-D. J. Catal. 2015, 327, 48-53 10.1016/j.jcat.2015.04.006
35. Tao, F.; Dag, S.; Wang, L.-W.; Liu, Z.; Butcher, D. R.; Bluhm, H.; Salmeron, M.; Somorjai, G. A. Science 2010, 327, 850-853 10.1126/science.1182122
36. Kitada, A.; Kasahara, S.; Terashima, T.; Yoshimura, K.; Kobayashi, Y.; Kageyama, H. Appl. Phys. Express 2011, 4, 035801 10.1143/APEX.4.035801
37. Hendriksen, B. L.; Frenken, J. W. M. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 046101 10.1103/PhysRevLett.89.046101
38. Peng, J. M.; Zhou, Y.; Wang, H.; Zhou, H. R.; Cai, S. Y. CrystEngComm 2015, 17, 1805-1812 10.1039/C4CE02301C
39. Liu, L. C.; Gu, X. R.; Cao, Y.; Yao, X. J.; Zhang, L.; Tang, C. J.; Gao, F.; Dong, L. ACS Catal. 2013, 3, 2768-2775 10.1021/cs400492w
40. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868 10.1103/PhysRevLett.77.3865
41. Clark, S. J.; Segall, M. D.; Pickard, C. J.; Hasnip, P. J.; Probert, M. J.; Refson, K.; Payne, M. C. Z. Kristallogr. - Cryst. Mater. 2005, 220, 567-570 10.1524/zkri.220.5.567.65075
42. Wagemaker, M.; Kearley, G. J.; van Well, A. A.; Mutka, H.; Mulder, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 840-848 10.1021/ja028165q
43. Triggiani, L.; Muñoz-García, A. B.; Agostiano, A.; Pavone, M. Theor. Chem. Acc. 2015, 134, 119 10.1007/s00214-015-1721-8
44. Nikitenko, S.; Beale, A. M.; van der Eerden, A. M. J.; Jacques, S. D. M; Leynaud, O.; O'Brien, M. G.; Detollenaere, D.; Kaptein, R.; Weckhuysen, B. M.; Bras, W. J. Synchrotron Radiat. 2008, 15, 632-640 10.1107/S0909049508023327
45. Boubnov, A.; Gänzler, A.; Conrad, S.; Casapu, M.; Grunwaldt, J.-D. Top. Catal. 2013, 56, 333-338 10.1007/s11244-013-9976-6
46. Martis, V.; Beale, A. M.; Detollenaere, D.; Banerjee, D.; Moroni, M.; Gosselin, F.; Bras, W. J. Synchrotron Radiat. 2014, 21, 462-463 10.1107/S1600577513031937
47. Ravel, B.; Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2005, 12, 537-541 10.1107/S0909049505012719
48. La Fontaine, C.; Barthe, L.; Rochet, A.; Briois, V. Catal. Today 2013, 205, 148-158 10.1016/j.cattod.2012.09.032
49. Rehr, J. J.; Kas, J. J.; Vila, F. D.; Prange, M. P.; Jorissen, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 5503-5513 10.1039/b926434e
50. Sing, K. S. W.; Everett, D. H.; Haul, R. A. W.; Moscou, L.; Pierotti, R. A.; Rouquerol, J.; Siemieniewska, T. Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603-619 10.1351/pac198557040603
51. Gracia, F. J.; Bollmann, L.; Wolf, E. E.; Miller, J. T.; Kropf, A. J. J. Catal. 2003, 220, 382-391 10.1016/S0021-9517(03)00296-3
52. Doronkin, D. E.; Kuriganova, A. B.; Leontyev, I. N.; Baier, S.; Lichtenberg, H.; Smirnova, N. V.; Grunwaldt, J.-D. Catal. Lett. 2016, 146, 452-463 10.1007/s10562-015-1651-z
53. Hauptmann, W.; Drochner, A.; Vogel, H.; Votsmeier, M.; Gieshoff, J. Top. Catal. 2007, 42-43, 157-160 10.1007/s11244-007-0170-6
54. Bañares, M. A. Catal. Today 2005, 100, 71-77 10.1016/j.cattod.2004.12.017
55. Grunwaldt, J.-D. J. Phys.: Conf. Ser. 2009, 190, 012151 10.1088/1742-6596/190/1/012151
56. Hyde, T. I.; Ash, P. W.; Boyd, D. A.; Randlshofer, G.; Rothenbacher, K.; Sankar, G. Platinum Met. Rev. 2011, 55, 233-245 10.1595/147106711X598910
57. Singh, J.; Nachtegaal, M.; Alayon, E. M. C; Stötzel, J.; van Bokhoven, J. A. ChemCatChem 2010, 2, 653-657 10.1002/cctc.201000061
58. Zhao, Z. Y. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 24591-24602 10.1021/jp508074e
59. Moraweck, B.; Renouprez, A. J. Surf. Sci. 1981, 106, 35-44 10.1016/0039-6028(81)90178-3
60. Henry, C. R. Surf. Sci. Rep. 1998, 31, 231-325 10.1016/S0167-5729(98)00002-8
61. Pryadchenko, V. V.; Srabionyan, V. V.; Avakyan, L. A.; van Bokhoven, J. A.; Bugaev, L. A. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 25790-25796 10.1021/jp3073409
62. Glatzel, P.; Singh, J.; Kvashnina, K. O.; van Bokhoven, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2555-2557 10.1021/ja907760p
63. Carvalho, H. W. P.; Zhou, Y.; Doronkin, D.; Grunwaldt, J.-D. ESRF Experiment Report 57906-A (2016); available via the Internet at: http://ftp.esrf.eu/pub/UserReports/57906-A.pdf (accessed Sept. 10, 2016).
64. Bazin, D.; Rehr, J. J. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23233-23236 10.1021/jp2047773
65. Ke, J.; Zhu, W.; Jiang, Y. Y.; Si, R.; Wang, Y.-J.; Li, S.-C.; Jin, C. H.; Liu, H. C.; Song, W.-G.; Yan, C.-H.; Zhang, Y.-W. ACS Catal. 2015, 5, 5164-5173 10.1021/acscatal.5b00832
66. Li, C. H.; Koenigsmann, C.; Ding, W.; Rudshteyn, B.; Yang, K. R.; Regan, K. P.; Konezny, S. J.; Batista, V. S.; Brudvig, G. W.; Schmuttenmaer, C. A.; Kim, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1520-1529 10.1021/ja5111078
67. Boubnov, A.; Dahl, S.; Johnson, E.; Molina, A. P.; Simonsen, S. B.; Cano, F. M.; Helveg, S.; Lemus-Yegres, L. J.; Grunwaldt, J.-D. Appl. Catal., B 2012, 126, 315-325 10.1016/j.apcatb.2012.07.029
68. Zhang, L. Y.; Liu, H. Y.; Huang, X.; Sun, X. P.; Jiang, Z.; Schlögl, R.; Su, D. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 15823-15826 10.1002/anie.201507821