English Title: Laserspectroscopic investigations of the adsorption and reaction of CO on catalytic active surfaces

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Abstract

In dieser Arbeit wurde die optische Summenfrequenz-Spektroskopie (SFG) verwendet, um ausgehend von einer Kalibrierung der CO SFG-Spektren gegen die absolute Oberflächenbedeckung mittels kombinierter TPD-, LEED- und SFG-Messungen sowie kinetischer Modellrechnungen die CO-Adsorption auf Pt(111)-, Rh(111)- und polykristallinen Pt- und Rh-Oberfläche über einen Druckbereich von pCO = 10-8 - 1000 mbar und unter praxisrelevanten Oxidationsbedingungen zu untersuchen. Mit Hilfe eines Modells, das die CO-Adsorption über den gesamten Druck- und Temperaturbereich beschreibt, konnte die CO-Adsorption und insbesondere der beobachtete Dissoziationsvorgang auf der Pt(111)-Oberfläche vollständig beschrieben werden. Demnach hat die CO-Dissoziation auf der Pt(111)-Oberfläche die Ablagerung von Kohlenstoff und Sauerstoff zur Folge. Im Gegensatz dazu ergaben Untersuchungen auf den Rh-Oberflächen, dass die erstmals beobachtete CO-Dissoziation über die Boudouard-Reaktion 2CO -> C(s) + CO2 abläuft. Abschließend konnte erstmals die Oxidation von CO auf einer Rh(111)-Oberfläche bzw. einer polykristallinen Rh-Folie mittels der SFG-Methode unter praxisrelevanten Bedingungen untersucht werden. Dabei gelang es, mit Hilfe eines Mean-Field-Ansatzes, basierend auf einem Langmuir-Hinshelwood-Reaktionsmechanismus und den aus den Adsorptionsmessungen gewonnenen kinetischen Parametern, die Gesamtreaktion auf der Rh(111)-Oberfläche vollständig zu modellieren.

Translation of abstract (English)

In this work the optical sum-frequency generation (SFG) spectroscopy was used to investigate the CO adsorption on a Pt(111), Rh(111) and polycristalline Pt- and Rh-foils over a pressure range of pCO = 10-8 - 1000 mbar and under realistic catalytic conditions. These investigations were based on a calibration of the CO SFG-spectra against the total coverage, combining LEED-, TPD- and SFG-measurements and kinetic calculations. By the use of a model it was possible to describe the CO adsorption and especially the observed CO- dissociation on the Pt(111) surface over the complete pressure and temperature range. Following this model the CO dissociation results in the formation of carbon and oxygen on the surface. In contrast the measurements on the Rh-surfaces showed that the observed CO dissociation proceeds via the Boudouard-reaction 2CO -> C(s) + CO2. Finally the oxidation of CO on a Rh(111) single crystal and a polycristalline Rh-foil was investigated under realistic catalytic conditions. The measurements on the Rh(111) single crystal are in good agreement with a simulation based on a mean field approach using a Langmuir-Hinshelwood reaction scheme and kinetic data derived from the surface science studies.