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2021-01-12 [ ]

Photoelektronen-Mikroskopie von Katalysatoren / Photoelectron Microscopy of Catalysts

Warum verhalten sich Metalloxid-Oberflächen chemisch unterschiedlich? Photoelektronenmikroskopie am Synchrotron und im Labor wurden kombiniert, um diese wichtige Frage zu beantworten. Why do metal oxide surfaces behave differently? Photoelectron Microscopy at the synchrotron and in the lab were combined to answer this important question.

Die Oxidation einer polykristallinen Rh-Folie, die eine Vielzahl von Körnern mit unterschiedlicher kristallographischer Orientierung enthält, wurde am Elettra Synchrotron Triest mittels Rasterphotoelektronenmikroskopie (engl. SPEM) untersucht, wodurch eine „Oxidations-Landkarte“ erhalten wurde. Die Auswirkung der verschiedenen Rh-Oxidationsgrade auf die H2/O2 Reaktion wurde dann im Labor mit Hilfe von in situ Photoemissionselektronenmikroskopie (engl. PEEM) in Form einer „Aktivitäts-Landkarte“ nachgewiesen. Durch die Korrelation beider Messungen kann man im Detail verstehen, welche atomaren Strukturen welche katalytische Aktivität haben. Die Arbeit erschien kürzlich in Nature Communications.

The oxidation of a polycrystalline Rh foil, containing plenty grains with different crystallographic orientation, was examined by  Scanning Photoelectron Microscopy (SPEM) at Elettra Synchrotron Trieste, yielding an “oxidation map”. The effect of the different extent of Rh oxidation on catalytic H2/O2 reaction was then studied in the lab by in situ Photoemission Electron Microscopy (PEEM), yielding an “activity map”. The correleation of both data allows to understand the specific activity of specific structures. This work was recently published in Nature Communications.

 

 

Von links nach rechts: Lieblingsplätze des Sauerstoffs: Landkarte der Rhodiumoxidation, erstellt mit Hilfe eines Rasterphotoelektronenmikroskops (engl. SPEM); in situ Photoemissionselektronenmikroskop- (engl. PEEM) Aufnahme der katalytischen H2 Oxidation an Rh; Landkarte der lokalen katalytischen Aktivität. Sichtfeld 500 µm. Kugelmodelle: Terrassen- (hellblau) und Stufen- (blau) Rh-Atome, oxidierte Rh-Atome (hellrot), O-Atome (rot).

From left to right: Favorites sites of oxygen: map of Rh oxidation, measured by Scanning Photoelectron Microscopy (SPEM); in situ Photoemission Electron Microscopy (PEEM) of catalytic hydrogen oxidation on Rh;  activity map. Field of view 500 µm. Models: terrace- (light blue) and step- (blue) Rh atoms, oxidized Rh atoms (light red), O atoms (red).

 

Team der TU Wien und des Elettra Synchrotrons Triest. v.l.n.r.: Günther Rupprechter (vorne), Philipp Winkler (hinten), Patrick Zeller, Johannes Zeininger, Matteo Amati, Luca Gregoratti, Yuri Suchorski (oben), Michael Stöger Pollach (unten).

Teams of TU Wien and Elettra Synchrotron Trieste. l. to .r.: Günther Rupprechter (front), Philipp Winkler (back), Patrick Zeller, Johannes Zeininger, Matteo Amati, Luca Gregoratti, Yuri Suchorski (top), Michael Stöger Pollach (bottom).

 

TU Press Release: https://www.tuwien.at/tu-wien/aktuelles/news/news/katalysatoren-ein-genauerer-blick-lohnt-sich

Elettra Top Story: https://www.elettra.trieste.it/science/top-stories/how-the-anisotropy-of-surface-oxide-formation-influences-the-transient-activity-of-a-surface-reaction.html

Original paper: P. Winkler et al., How the anisotropy of surface oxide formation influences the transient activity of a surface reaction, Nature Communications 12, 69 (2021).
link to https://www.nature.com/articles/s41467-020-20377-9

 

Die Arbeiten wurden im Rahmen des vom FWF geförderten Projekts „Spatial-temporal phenomena on surface structure libraries“ durchgeführt.