Adsorption, Desorption, Dissoziation und Rekombination von SO2 an einer Palladium(111)-Oberfläche

Authors


  • Herrn Prof. Dr. Ing. Dr. h. c. Wilhelm Walcher zum 75. Geburtstag gewidmet

Abstract

Die Adsorption, Desorption sowie Zerfalls- uud Aufbaureaktionen von SO2 an Pd(1 1 1) wurden mit LEED, AES, Thermischer Desorptions-Massenspektrometrie und Molekularstrahlstreuung im Temperaturbereich 160-1200 K untersucht. Bei 160 K adsorbiert SO2 molekular und ungeordnet; die Precursor-gesteuerte Adsorption mit einem Anfangshaftkoeffizienten s0 = 1 führt bei Sättigung zu einem Bedeckungsgrad Θmath image ≈ 0,3. Beim Hochheizen der Adschicht desorbiert ausschließlich SO2, und zwar im α-Peak (Tmax = 240 K) direkt aus dem Zustand (SO2)ad und im β-Peak (Tmax = 330-370 K) als Produkt der Rekombination von (SO)ad und Oad. Ein großer Teil des bei der SO2-Dissoziation freiwerdenden Sauerstoffs wird in den „Subsurface”-Bereich inkorporiert, so daß eine atomare S-Bedeckung mit ΘS = 1/7 zurückbleibt, die eine (equation image) ± 19,1°-Überstruktur ausbildet. Diese Struktur wird auch nach Hochheizen einer bei 320 K hergestellten (2 × 2)-SO-Sättigungsbedeckung mit ΘSO = 0,5 sowie nach SO2-Exposition bei T > 500 K beobachtet, wo sie Bedeckungsgraden ΘS von 3/7 und 2/7 entspricht. Weiterhin wurden der „Vergiftungseffekt” durch adsorbierten Schwefel auf die dissoziative Adsorption von Sauerstoff und die S-Oxidation durch Hochheizen einer O[BOND]S-Koadsorptionsphase untersucht. Insgesamt wurden folgende reaktionskinetische Parameter (Aktivierungsenergien und Vorfaktoren) bestimmt:

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Abstract

Adsorption, Desorption, Dissociation and Recombination of SO2 on a Palladium (111) Surface

The adsorption, desorption as well as decomposition- and recombination-reactions of SO2 on Pd(1 1 1) were studied for temperatures T = 160-1200 K using LEED, AES, thermal desorption-mass-spectrometry and molecular beam techniques. At 160 K SO2 adsorption with an initial sticking coefficient s0 = 1 is molecular and non-ordered; it is characterized by a precursor state and leads to a saturation coverage Θmath image ≈ 0,3. Heating up the adlayer SO2 is the only desorption product, namely directly from (SO2)ad in the α-peak (Tmax = 240 K) and as the product of recombination of (SO)ad and Oad in the β-peak (Tmax = 330-370 K). A great part of the oxygen originating from SO2-dissociation is incorporated into the subsurface region, resulting in an atomic S-adlayer with ΘS = 1/7 which exhibits a (equation image) R ± 19,1°-superstructure. This structure is also observed, if a 320 K-SO2-exposure induced (2 × 2)-SO saturation layer with ΘSO = 0,5 is heated up or if SO, is exposed at T > 500 K, where it corresponds to ΘS, values of 3/7 and 2/7, respectively. Furthermore the poisoning effect of adsorbed sulfur on the dissociative O2,-adsorption and the oxidation of sulfur by heating up an O[BOND]S-coadsorption layer were studied. As a result the following kinetic parameters (activation energies and frequency factors) were determined:

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