Rh-MnO Interface Sites Formed by Atomic Layer Deposition Promote Syngas Conversion to Higher Oxygenates

ACS Catalysis

Volumn 7, Issue 9, 2017, Pages 5746-5757

  Yang, Nuoya ^a   Yoo, Jong Suk ^a   Schumann, Julia ^a,b   Bothra, Pallavi ^a,b   Singh, Joseph A ^c   Valle, Eduardo ^a   Abild Pedersen, Frank ^a,b   Nørskov, Jens K ^a,b   Bent, Stacey F ^a  

^a Stanford University   (United States)

^b SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

^c STANFORD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

atomic layer deposition; catalytic promoter; higher oxygenates synthesis; Rh catalyst; syngas conversion

Indexed keywords

ATOMS; CATALYST SELECTIVITY; CATALYSTS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DEPOSITION; FOURIER TRANSFORM INFRARED SPECTROSCOPY; HIGH RESOLUTION TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; MANGANESE; MANGANESE OXIDE; RHODIUM; SYNTHESIS GAS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

BOND DISSOCIATION; CATALYTIC PROMOTERS; DIFFUSE REFLECTANCE INFRARED FOURIER TRANSFORM SPECTROSCOPIES; MODIFIED CATALYSTS; RH CATALYSTS; SYNGAS CONVERSION; TEMPERATURE-PROGRAMMED REDUCTION; TRANSITION STATE ENERGIES;

ATOMIC LAYER DEPOSITION;

EID: 85029054362     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.7b01851     Document Type: Article

References (79)

1. Mohanty, P.; Pant, K. K.; Naik, S. N.; Parikh, J.; Hornung, A.; Sahu, J. N. Renewable Sustainable Energy Rev. 2014, 38, 131-153 10.1016/j.rser.2014.05.011
2. Subramani, V.; Gangwal, S. K. Energy Fuels 2008, 22, 814-839 10.1021/ef700411x
3. Spivey, J. J.; Egbebi, A. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1514-1528 10.1039/b414039g
4. Luk, H. T.; Mondelli, C.; Ferré, D. C.; Stewart, J. A.; Pérez-Ramírez, J. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 1358-1426 10.1039/C6CS00324A
5. Gerber, M. A.; White, J. F.; Stevens, D. J. Mixed Alcohol Synthesis Catalyst Screening 2007 Progress Report; Formal Report to DOE, PNNL-16763; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, WA, 2007.
6. Medford, A. J.; Lausche, A. C.; Abild-Pedersen, F.; Temel, B.; Schjødt, N. C.; Nørskov, J. K.; Studt, F. Top. Catal. 2014, 57, 135-142 10.1007/s11244-013-0169-0
7. Yang, N.; Medford, A. J.; Liu, X.; Studt, F.; Bligaard, T.; Bent, S. F.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3705-3714 10.1021/jacs.5b12087
8. Pan, X.; Fan, Z.; Chen, W.; Ding, Y.; Luo, H.; Bao, X. Nat. Mater. 2007, 6, 507-511 10.1038/nmat1916
9. Liu, Y.; Murata, K.; Inaba, M.; Takahara, I.; Okabe, K. Catal. Today 2011, 164, 308-314 10.1016/j.cattod.2010.10.087
10. Han, L.; Mao, D.; Yu, J.; Guo, Q.; Lu, G. Catal. Commun. 2012, 23, 20-24 10.1016/j.catcom.2012.02.032
11. Trautmann, S. J. Catal. 1994, 150, 335-344 10.1006/jcat.1994.1352
12. Erdohelyi, A.; Solymosi, F. J. Catal. 1983, 84, 446-460 10.1016/0021-9517(83)90015-5
13. Sachtler, W. M. H.; Ichikawa, M. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4752-4758 10.1021/j100411a009
14. Chuang, S.; Stevens, R.; Khatri, R. Top. Catal. 2005, 32, 225-232 10.1007/s11244-005-2897-2
15. Vandenberg, F. J. Catal. 1985, 93, 340-352 10.1016/0021-9517(85)90181-2
16. Du, Y.; Chen, D.-A.; Tsai, K.-R. Appl. Catal. 1987, 35, 77-92 10.1016/S0166-9834(00)82424-0
17. Gao, J.; Mo, X.; Goodwin, J. G., Jr. J. Catal. 2009, 268, 142-149 10.1016/j.jcat.2009.09.012
18. Progress in C1 Chemistry in Japan; Kodansha: Tokyo, 1989; pp 140-150.
19. Gerber, M. A.; Gray, M.; White, J. F.; Stevens, D. Evaluation of Promoters for Rhodium-Based Catalysts for Mixed Alcohol Synthesis 2008 Progress Report; Formal Report to DOE, PNNL-17857; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, WA, 2008.
20. Mei, D.; Rousseau, R.; Kathmann, S. M.; Glezakou, V.-A.; Engelhard, M. H.; Jiang, W.; Wang, C.; Gerber, M. A.; White, J. F.; Stevens, D. J. J. Catal. 2010, 271, 325-342 10.1016/j.jcat.2010.02.020
21. Wang, S.; Guo, W.; Wang, H.; Zhu, L.; Qiu, K. Catal. Lett. 2014, 144, 1305-1312 10.1007/s10562-014-1248-y
22. Yin, H.; Ding, Y.; Luo, H.; Zhu, H.; He, D.; Xiong, J.; Lin, L. Appl. Catal., A 2003, 243, 155-164 10.1016/S0926-860X(02)00560-4
23. Palomino, R. M.; Magee, J. W.; Llorca, J.; Senanayake, S. D.; White, M. G. J. Catal. 2015, 329, 87-94 10.1016/j.jcat.2015.04.033
24. Luo, H.-Y.; Lin, P.-Z.; Xie, S.-B.; Zhou, H.-W.; Xu, C.-H.; Huang, S.-Y.; Lin, L.-W.; Liang, D.-B.; Yin, P.-L.; Xin, Q. J. Mol. Catal. A: Chem. 1997, 122, 115-123 10.1016/S1381-1169(97)00012-5
25. Egbebi, A.; Schwartz, V.; Overbury, S. H.; Spivey, J. J. Catal. Today 2010, 149, 91-97 10.1016/j.cattod.2009.07.104
26. Liu, J.; Tao, R.; Guo, Z.; Regalbuto, J. R.; Marshall, C. L.; Klie, R. F.; Miller, J. T.; Meyer, R. J. ChemCatChem 2013, 5, 3665-3672 10.1002/cctc.201300479
27. Lisitsyn, A. S.; Stevenson, S. A.; Knözinger, H. J. Mol. Catal. 1990, 63, 201-211 10.1016/0304-5102(90)85144-7
28. Li, F.; Jiang, D.; Zeng, X. C.; Chen, Z. Nanoscale 2012, 4, 1123-1129 10.1039/C1NR11121C
29. Ma, X.; Su, H.; Deng, H.; Li, W.-X. Catal. Today 2011, 160, 228-233 10.1016/j.cattod.2010.05.035
30. Mao, W.; Su, J.; Zhang, Z.; Xu, X.-C.; Dai, W.; Fu, D.; Xu, J.; Zhou, X.; Han, Y.-F. Chem. Eng. Sci. 2015, 135, 312-322 10.1016/j.ces.2015.02.035
31. Liu, Y.; Goeltl, F.; Ro, I.; Ball, M. R.; Sener, C.; Arago, I. B.; Zanchet, D.; Huber, G. W.; Mavrikakis, M.; Dumesic, J. A. ACS Catal. 2017, 7, 4550-4563 10.1021/acscatal.7b01381
32. Ojeda, M.; Granados, M. L.; Rojas, S.; Terreros, P.; García-García, F. J.; Fierro, J. L. G. Appl. Catal., A 2004, 261, 47-55 10.1016/j.apcata.2003.10.033
33. Bao, H.; Sun, X.; Jiang, Z.; Huang, Y.; Wang, J. Chin. J. Catal. 2014, 35, 1418-1427 10.1016/S1872-2067(14)60081-4
34. Wang, Y.; Song, Z.; Ma, D.; Luo, H.; Liang, D.; Bao, X. J. Mol. Catal. A: Chem. 1999, 149, 51-61 10.1016/S1381-1169(99)00181-8
35. Watson, P. R.; Somorjai, G. A. J. Catal. 1981, 72, 347-363 10.1016/0021-9517(81)90018-X
36. Wilson, T. P.; Kasai, P. H.; Ellgen, P. C. J. Catal. 1981, 69, 193-201 10.1016/0021-9517(81)90141-X
37. Trevio, H.; Hyeon, T.; Sachtler, W. M. H. J. Catal. 1997, 170, 236-243 10.1006/jcat.1997.1756
38. Huang, Y.; Deng, W.; Guo, E.; Chung, P.-W.; Chen, S.; Trewyn, B. G.; Brown, R. C.; Lin, V. S.-Y. ChemCatChem 2012, 4, 674-680 10.1002/cctc.201100460
39. Liu, J.; Guo, Z.; Childers, D.; Schweitzer, N.; Marshall, C. L.; Klie, R. F.; Miller, J. T.; Meyer, R. J. J. Catal. 2014, 313, 149-158 10.1016/j.jcat.2014.03.002
40. Fukushima, T.; Arakawa, H.; Ichikawa, M. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1985, 101, 729-731 10.1039/C39850000729
41. Elam, J. W.; Libera, J. A.; Huynh, T. H.; Feng, H.; Pellin, M. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17286-17292 10.1021/jp1030587
42. Lakomaa, E. L. Appl. Surf. Sci. 1994, 75, 185-196 10.1016/0169-4332(94)90158-9
43. George, S. M. Chem. Rev. 2010, 110, 111-131 10.1021/cr900056b
44. Suntola, T. Mater. Sci. Rep. 1989, 4, 261-312 10.1016/S0920-2307(89)80006-4
45. Johnson, R. W.; Hultqvist, A.; Bent, S. F. Mater. Today 2014, 17, 236-246 10.1016/j.mattod.2014.04.026
46. O'Neill, B. J.; Jackson, D. H. K.; Lee, J.; Canlas, C.; Stair, P. C.; Marshall, C. L.; Elam, J. W.; Kuech, T. F.; Dumesic, J. A.; Huber, G. W. ACS Catal. 2015, 5, 1804-1825 10.1021/cs501862h
47. Stair, P. C. J. Chem. Phys. 2008, 128, 182507 10.1063/1.2824939
48. Haukka, S.; Lakomaa, E.-L.; Suntola, T. Adsorption and its Applications in Industry and Environmental Protection; Elsevier Science: Amsterdam, 1999; Vol. 120, pp 715-750.
49. Lu, J.; Elam, J. W.; Stair, P. C. Surf. Sci. Rep. 2016, 71, 410-472 10.1016/j.surfrep.2016.03.003
50. Singh, J. A.; Yang, N.; Bent, S. F. Annu. Rev. Chem. Biomol. Eng. 2017, 8, 41-62 10.1146/annurev-chembioeng-060816-101547
51. Yang, N.; Bent, S. F. J. Catal. 2017, 351, 49-58 10.1016/j.jcat.2017.04.003
52. Nonneman, L. E. Y.; Bastein, A. G. T. M.; Ponec, V.; Burch, R. Appl. Catal. 1990, 62, L23-L28 10.1016/S0166-9834(00)82230-7
53. Burton, B. B.; Fabreguette, F. H.; George, S. M. Thin Solid Films 2009, 517, 5658-5665 10.1016/j.tsf.2009.02.050
54. Trevio, H.; Sachtler, W. M. H. Catal. Lett. 1994, 27, 251-258 10.1007/BF00813910
55. Pickrahn, K. L.; Park, S. W.; Gorlin, Y.; Lee, H.-B.-R.; Jaramillo, T. F.; Bent, S. F. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1269-1277 10.1002/aenm.201200230
56. Libera, J. A.; Elam, J. W.; Pellin, M. J. Thin Solid Films 2008, 516, 6158-6166 10.1016/j.tsf.2007.11.044
57. Wojciechowski, B. W.; Rice, N. M. Experimental Methods in Kinetic Studies; Elsevier Science: Amsterdam, 2003; pp 5-19.
58. Giannozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502 10.1088/0953-8984/21/39/395502
59. Bahn, S. R.; Jacobsen, K. W. Comput. Sci. Eng. 2002, 4, 56-66 10.1109/5992.998641
60. Wellendorff, J.; Lundgaard, K. T.; Møgelhøj, A.; Petzold, V.; Landis, D. D.; Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Jacobsen, K. W. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 85, 235149 10.1103/PhysRevB.85.235149
61. Laasonen, K.; Car, R.; Lee, C.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991, 43, 6796-6799 10.1103/PhysRevB.43.6796
62. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188-5192 10.1103/PhysRevB.13.5188
63. Jónsson, H.; Mills, G.; Jacobsen, K. W. Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations; World Scientific Publishing: Singapore, 1998; pp 385-404.
64. Schwartz, V.; Campos, A.; Egbebi, A.; Spivey, J. J.; Overbury, S. H. ACS Catal. 2011, 1, 1298-1306 10.1021/cs200281g
65. Liu, W.; Wang, S.; Sun, T.; Wang, S. Catal. Lett. 2015, 145, 1741-1749 10.1007/s10562-015-1577-5
66. Chen, G.; Guo, C.-Y.; Zhang, X.; Huang, Z.; Yuan, G. Fuel Process. Technol. 2011, 92, 456-461 10.1016/j.fuproc.2010.10.012
67. Wang, Y.; Song, Z.; Ma, D.; Luo, H.; Liang, D.; Bao, X. Stud. Surf. Sci. Catal. 2000, 130, 2279-2284 10.1016/S0167-2991(00)80808-3
68. Filot, I. A. W.; Broos, R. J. P.; van Rijn, J. P. M.; van Heugten, G. J. H. A.; van Santen, R. A.; Hensen, E. J. M. ACS Catal. 2015, 5, 5453-5467 10.1021/acscatal.5b01391
69. Gao, J.; Mo, X.; Goodwin, J. G. J. Catal. 2010, 275, 211-217 10.1016/j.jcat.2010.07.029
70. Stevenson, S. A.; Lisitsyn, A.; Knoezinger, H. J. Phys. Chem. 1990, 94, 1576-1581 10.1021/j100367a066
71. Biesinger, M. C.; Payne, B. P.; Grosvenor, A. P.; Lau, L. W. M.; Gerson, A. R.; Smart, R. S. C. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 2717-2730 10.1016/j.apsusc.2010.10.051
72. De Jong, K. P.; Glezer, J. H. E.; Kuipers, H. P. C. E.; Knoester, A.; Emeis, C. A. J. Catal. 1990, 124, 520-529 10.1016/0021-9517(90)90198-S
73. Orita, H.; Naito, S.; Tamaru, K. J. Catal. 1984, 90, 183-193 10.1016/0021-9517(84)90247-1
74. Yang, C.; Garl, C. W. J. Phys. Chem. 1957, 61, 1504-1512 10.1021/j150557a013
75. Yates, J. T.; Duncan, T. M.; Worley, S. D.; Vaughan, R. W. J. Chem. Phys. 1979, 70, 1219-1224 10.1063/1.437603
76. Rice, C. A.; Worley, S. D.; Curtis, C. W.; Guin, J. A.; Tarrer, A. R. J. Chem. Phys. 1981, 74, 6487-6497 10.1063/1.440987
77. Fisher, I. A.; Bell, A. T. J. Catal. 1996, 162, 54-65 10.1006/jcat.1996.0259
78. Han, L.; Mao, D.; Yu, J.; Guo, Q.; Lu, G. Appl. Catal., A 2013, 454, 81-87 10.1016/j.apcata.2013.01.008
79. Zhu, Y.; Pan, X.; Jiao, F.; Li, J.; Yang, J.; Ding, M.; Han, Y.; Liu, Z.; Bao, X. ACS Catal. 2017, 7, 2800-2804 10.1021/acscatal.7b00221