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Erschienen in: Topics in Catalysis 11/2013

01.08.2013 | Original Paper

Decomposition of Ethanol Over Ru(0001): A DFT Study

verfasst von: Cheng-chau Chiu, Alexander Genest, Notker Rösch

Erschienen in: Topics in Catalysis | Ausgabe 11/2013

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Abstract

We studied decomposition pathways of ethanol on Ru(0001) with periodic slab-model calculations using a DFT-GGA approach. We calculated the adsorption modes of ethanol and several of its dehydrogenation products and we evaluated reaction energies as well as activation barriers of pertinent dehydrogenation, C–C, and C–O cleavage steps. The calculated barrier heights of C–C and C–O scission steps can be related to the number of hydrogen atoms bound to the C1–C2 and C1–O moieties of the intermediates, respectively. Two counteracting effects are at work, increasing with each dehydrogenation: (i) higher order of the pertinent bond of the adsorbate, and (ii) stronger substrate-surface interaction and thus better stabilization of the transition state. For most intermediates we determined C–O cleavage to be both kinetically and thermodynamically favored over C–C scission, except for the highly dehydrogenated species CH k CO (k = 1, 2). Based on the calculated energetics, the most likely decomposition pathway, with a rate-determining barrier at 77 kJ·mol−1, leads to the formation of ketene CH2CO and subsequent C–C cleavage yielding methylene and CO.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Serrano-Ruiz JC, Luque R, Sepulveda-Escribano A (2011) Chem Soc Rev 40:5266–5281CrossRef Serrano-Ruiz JC, Luque R, Sepulveda-Escribano A (2011) Chem Soc Rev 40:5266–5281CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Chheda JN, Huber GW, Dumesic JA (2007) Angew Chem Int Ed 46:7164–7183CrossRef Chheda JN, Huber GW, Dumesic JA (2007) Angew Chem Int Ed 46:7164–7183CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat Van de Vyver S, Geboers J, Jacobs PA, Sels BF (2011) ChemCatChem 3:82–94CrossRef Van de Vyver S, Geboers J, Jacobs PA, Sels BF (2011) ChemCatChem 3:82–94CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Geboers JA, Van de Vyver S, Ooms R, Op de Beeck B, Jacobs PA, Sels BF (2011) Catal Sci Technol 1:714–726CrossRef Geboers JA, Van de Vyver S, Ooms R, Op de Beeck B, Jacobs PA, Sels BF (2011) Catal Sci Technol 1:714–726CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Davda RR, Shabaker JW, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2005) Appl Catal B 56:171–186CrossRef Davda RR, Shabaker JW, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2005) Appl Catal B 56:171–186CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Shabaker JW, Davda RR, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2003) J Catal 215:344–352CrossRef Shabaker JW, Davda RR, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2003) J Catal 215:344–352CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat Shabaker JW, Simonetti DA, Cortright RD, Dumesic JA (2005) J Catal 231:67–76CrossRef Shabaker JW, Simonetti DA, Cortright RD, Dumesic JA (2005) J Catal 231:67–76CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Maris EP, Ketchie WC, Murayama M, Davis RJ (2007) J Catal 251:281–294CrossRef Maris EP, Ketchie WC, Murayama M, Davis RJ (2007) J Catal 251:281–294CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Huber GW, Shabaker JW, Evans ST, Dumesic JA (2006) Appl Catal B 62:226–235CrossRef Huber GW, Shabaker JW, Evans ST, Dumesic JA (2006) Appl Catal B 62:226–235CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Shabaker JW, Huber GW, Davda RR, Cortright RD, Dumesic JA (2003) Catal Lett 88:1–8CrossRef Shabaker JW, Huber GW, Davda RR, Cortright RD, Dumesic JA (2003) Catal Lett 88:1–8CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Wawrzetz A, Peng B, Hrabar A, Jentys A, Lemonidou AA, Lercher JA (2010) J Catal 269:411–420CrossRef Wawrzetz A, Peng B, Hrabar A, Jentys A, Lemonidou AA, Lercher JA (2010) J Catal 269:411–420CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Weingarten R, Conner WC, Huber GW (2012) Energy Environ Sci 5:7559–7574CrossRef Weingarten R, Conner WC, Huber GW (2012) Energy Environ Sci 5:7559–7574CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Davda RR, Shabaker JW, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2003) Appl Catal B 43:13–26CrossRef Davda RR, Shabaker JW, Huber GW, Cortright RD, Dumesic JA (2003) Appl Catal B 43:13–26CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Guo N, Caratzoulas S, Doren DJ, Sandler SI, Vlachos DG (2012) Energy Environ Sci 5:6703–6716CrossRef Guo N, Caratzoulas S, Doren DJ, Sandler SI, Vlachos DG (2012) Energy Environ Sci 5:6703–6716CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat Ojeda M, Li A, Nabar R, Nilekar AU, Mavrikakis M, Iglesia E (2010) J Phys Chem C 114:19761–19770CrossRef Ojeda M, Li A, Nabar R, Nilekar AU, Mavrikakis M, Iglesia E (2010) J Phys Chem C 114:19761–19770CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Ojeda M, Nabar R, Nilekar AU, Ishikawa A, Mavrikakis M, Iglesia E (2010) J Catal 272:287–297CrossRef Ojeda M, Nabar R, Nilekar AU, Ishikawa A, Mavrikakis M, Iglesia E (2010) J Catal 272:287–297CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Zhuo M, Tan KF, Borgna A, Saeys M (2009) J Phys Chem C 113:8357–8365CrossRef Zhuo M, Tan KF, Borgna A, Saeys M (2009) J Phys Chem C 113:8357–8365CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Inderwildi OR, Jenkins SJ, King DA (2008) J Phys Chem C 112:1305–1307CrossRef Inderwildi OR, Jenkins SJ, King DA (2008) J Phys Chem C 112:1305–1307CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Shetty S, Jansen APJ, van Santen RA (2009) J Am Chem Soc 131:12874–12875CrossRef Shetty S, Jansen APJ, van Santen RA (2009) J Am Chem Soc 131:12874–12875CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Shetty S, Jansen APJ, van Santen RA (2008) J Phys Chem C 112:14027–14033CrossRef Shetty S, Jansen APJ, van Santen RA (2008) J Phys Chem C 112:14027–14033CrossRef
25.
26.
Zurück zum Zitat Ciobîcǎ IM, Frechard F, Van Santen RA, Kleyn AW, Hafner J (1999) Chem Phys Lett 311:185–192CrossRef Ciobîcǎ IM, Frechard F, Van Santen RA, Kleyn AW, Hafner J (1999) Chem Phys Lett 311:185–192CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Ciobîcǎ IM, Frechard F, Van Santen RA, Kleyn AW, Hafner J (2000) J Phys Chem B 104:3364–3369CrossRef Ciobîcǎ IM, Frechard F, Van Santen RA, Kleyn AW, Hafner J (2000) J Phys Chem B 104:3364–3369CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Ge Q, Neurock M, Wright HA, Srinivasan N (2002) J Phys Chem B 106:2826–2829CrossRef Ge Q, Neurock M, Wright HA, Srinivasan N (2002) J Phys Chem B 106:2826–2829CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Ciobîcǎ IM, Kramer GJ, Ge Q, Neurock M, van Santen RA (2002) J Catal 212:136–144CrossRef Ciobîcǎ IM, Kramer GJ, Ge Q, Neurock M, van Santen RA (2002) J Catal 212:136–144CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Morgan GA, Sorescu DC, Zubkov T, Yates JT (2004) J Phys Chem B 108:3614–3624CrossRef Morgan GA, Sorescu DC, Zubkov T, Yates JT (2004) J Phys Chem B 108:3614–3624CrossRef
33.
39.
40.
Zurück zum Zitat Jónsson H, Mills G, Jacobsen KW (1998) Nudged elastic band method for finding minimum energy paths of transitions. In: Berne BJ, Ciccotti G, Coker DF (eds) Classical and quantum dynamics in condensed phase simulations. World Scientific, pp 385–404 Jónsson H, Mills G, Jacobsen KW (1998) Nudged elastic band method for finding minimum energy paths of transitions. In: Berne BJ, Ciccotti G, Coker DF (eds) Classical and quantum dynamics in condensed phase simulations. World Scientific, pp 385–404
41.
42.
43.
44.
45.
Zurück zum Zitat Yudanov IV, Matveev AV, Neyman KM, Rösch N (2008) J Am Chem Soc 130:9342–9352CrossRef Yudanov IV, Matveev AV, Neyman KM, Rösch N (2008) J Am Chem Soc 130:9342–9352CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Basaran D, Aleksandrov HA, Chen Z-X, Zhao Z-J, Rösch N (2011) J Mol Catal A 344:37–46CrossRef Basaran D, Aleksandrov HA, Chen Z-X, Zhao Z-J, Rösch N (2011) J Mol Catal A 344:37–46CrossRef
47.
Zurück zum Zitat Chen Z-X, Aleksandrov HA, Basaran D, Rösch N (2010) J Phys Chem C 114:17683–17692CrossRef Chen Z-X, Aleksandrov HA, Basaran D, Rösch N (2010) J Phys Chem C 114:17683–17692CrossRef
48.
Zurück zum Zitat Zhao Z-J, Moskaleva LV, Aleksandrov HA, Basaran D, Rösch N (2010) J Phys Chem C 114:12190–12201CrossRef Zhao Z-J, Moskaleva LV, Aleksandrov HA, Basaran D, Rösch N (2010) J Phys Chem C 114:12190–12201CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Moskaleva LV, Aleksandrov HA, Basaran D, Zhao Z-J, Rösch N (2009) J Phys Chem C 113:15373–15379CrossRef Moskaleva LV, Aleksandrov HA, Basaran D, Zhao Z-J, Rösch N (2009) J Phys Chem C 113:15373–15379CrossRef
50.
Zurück zum Zitat Moskaleva LV, Chen Z-X, Aleksandrov HA, Mohammed AB, Sun Q, Rösch N (2009) J Phys Chem C 113:2512–2520CrossRef Moskaleva LV, Chen Z-X, Aleksandrov HA, Mohammed AB, Sun Q, Rösch N (2009) J Phys Chem C 113:2512–2520CrossRef
52.
Zurück zum Zitat Bligaard T, Nørskov JK, Dahl S, Matthiesen J, Christensen CH, Sehested J (2004) J Catal 224:206–217CrossRef Bligaard T, Nørskov JK, Dahl S, Matthiesen J, Christensen CH, Sehested J (2004) J Catal 224:206–217CrossRef
53.
Zurück zum Zitat Ford DC, Nilekar AU, Xu Y, Mavrikakis M (2010) Surf Sci 604:1565–1575CrossRef Ford DC, Nilekar AU, Xu Y, Mavrikakis M (2010) Surf Sci 604:1565–1575CrossRef
56.
57.
Zurück zum Zitat Ferrin P, Simonetti D, Kandoi S, Kunkes E, Dumesic JA, Nørskov JK, Mavrikakis M (2009) J Am Chem Soc 131:5809–5815CrossRef Ferrin P, Simonetti D, Kandoi S, Kunkes E, Dumesic JA, Nørskov JK, Mavrikakis M (2009) J Am Chem Soc 131:5809–5815CrossRef
59.
Zurück zum Zitat Li M, Guo W, Jiang R, Zhao L, Lu X, Zhu H, Fu D, Shan H (2010) J Phys Chem C 114:21493–21503CrossRef Li M, Guo W, Jiang R, Zhao L, Lu X, Zhu H, Fu D, Shan H (2010) J Phys Chem C 114:21493–21503CrossRef
60.
Zurück zum Zitat Zhang J, Cao XM, Hu P, Zhong Z, Borgna A, Wu P (2011) J Phys Chem C 115:22429–22437CrossRef Zhang J, Cao XM, Hu P, Zhong Z, Borgna A, Wu P (2011) J Phys Chem C 115:22429–22437CrossRef
Metadaten
Titel
Decomposition of Ethanol Over Ru(0001): A DFT Study
verfasst von
Cheng-chau Chiu
Alexander Genest
Notker Rösch
Publikationsdatum
01.08.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Topics in Catalysis / Ausgabe 11/2013
Print ISSN: 1022-5528
Elektronische ISSN: 1572-9028
DOI
https://doi.org/10.1007/s11244-013-0051-0

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