Insight into a Pressure and Materials Gap: CO Oxidation at "Ruthenium" Catalysts

Impact de la pression et de l'état du matériau sur la réactivité : oxydation de CO avec des catalyseurs de "ruthénium"

Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, Faradayweg 4-6, D-14195 Berlin - Germany, email: reuter@fhi-berlin.mpg.de

Abstract

Recent experimental and theoretical work on the CO oxidation reaction at “ruthenium” catalysts provides intriguing insight into the microscopic origins behind the frequently discussed pressure and materials gap between studies performed in ultra-high vacuum (UHV) and under realistic pressure conditions. Focusing on the Ru(0001) model catalyst, the considered system has, in fact, two important components to this issue. At first, an oxygen-rich environment changes the material from Ru to RuO₂. Thus, earlier ambient pressure studies on “ruthenium” catalysts were actually looking at an oxide film formed at the surface. Second, even after RuO₂ has been formed, the surface composition varies greatly with pressure: also, on the formed RuO₂ (110) there is a low-pressure surface phase that is routinely studied in UHV, but has little in common with the catalytically active situation.

Résumé

Des travaux expérimentaux et théoriques récents sur l'oxydation du CO avec des catalyseurs au ruthenium o.rent un apercu fascinant sur les origines microscopiques des "gou.res" des pressions et des matériaux, sujet souvent controversé entres les études réalisées dans des conditions réalistes de pression et celles réalisées sous ultravide (UHV). En se concentrant sur le catalyseur modèle Ru(0001), le système considéré présente en fait deux composants importants relatifs à ce sujet. En premier lieu, un environnement riche en oxygène transforme le matériau Ru en RuO2. Ainsi, des études antérieures sur la pression ambiante portant sur les catalyseurs au "ruthénium" se concentraient en fait sur un film d'oxyde formé à la surface. En second lieu, même après que le RuO₂ se soit formé, la composition de surface varie fortement selon la pression ; il faut également noter que sur le RuO₂ (110) formé, il y a une phase de surface de basse pression qui est couramment étudiée sous UHV, mais qui présente peu d'éléments en commun avec la situation où le catalyseur est actif.