Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Dehydrogenation of methanol on Cu2O(100) and (111)
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Materialfysik, MF. KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Kemi, Yt- och korrosionsvetenskap.ORCID-id: 0000-0002-9828-7753
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Kemi, Tillämpad fysikalisk kemi. (Brinck group)ORCID-id: 0000-0003-3832-2331
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Tillämpad fysik, Materialfysik, MF.ORCID-id: 0000-0003-0483-0602
Visa övriga samt affilieringar
2017 (Engelska)Ingår i: Journal of Chemical Physics, ISSN 0021-9606, E-ISSN 1089-7690, Vol. 146, nr 24Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Adsorption and desorption of methanol on the (111) and (100) surfaces of  Cu2O have been studied using high-resolution photoelectron spectroscopy in the temperature range 120–620 K, in combination with density functional theorycalculations and sum frequency generation spectroscopy. The bare (100) surfaceexhibits a (3,0; 1,1) reconstruction but restructures during the adsorption process into a Cu-dimer geometry stabilized by methoxy and hydrogen binding in Cu-bridge sites. During the restructuring process, oxygen atoms from the bulk that can host hydrogen appear on the surface. Heating transforms methoxy to formaldehyde, but further dehydrogenation is limited by the stability of the surface and the limited access to surface oxygen. The (√3 × √3)R30°-reconstructed (111) surface is based on ordered surface oxygen and copper ions and vacancies, which offers a palette of adsorption and reaction sites. Already at 140 K, a mixed layer of methoxy, formaldehyde, and CHxOy is formed. Heating to room temperature leaves OCH and CHx. Thus both CH-bond breaking and CO-scission are active on this  surface at low temperature. The higher ability to dehydrogenate methanol on (111) compared to (100) is explained by the multitude of adsorption sites and, in particular, the availability of surfaceoxygen.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
American Institute of Physics (AIP), 2017. Vol. 146, nr 24
Nationell ämneskategori
Fysikalisk kemi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-211786DOI: 10.1063/1.4989472ISI: 000404302600033Scopus ID: 2-s2.0-85021446807OAI: oai:DiVA.org:kth-211786DiVA, id: diva2:1131183
Anmärkning

QC 20170816

Tillgänglig från: 2017-08-13 Skapad: 2017-08-13 Senast uppdaterad: 2017-11-10Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Computational Studies of Chemical Interactions: Molecules, Surfaces and Copper Corrosion
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Computational Studies of Chemical Interactions: Molecules, Surfaces and Copper Corrosion
2017 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The chemical bond – a corner stone in science and a prerequisite for life – is the focus of this thesis. Fundamental and applied aspects of chemical bonding are covered including the development of new computational methods for the characterization and rationalization of chemical interactions. The thesis also covers the study of corrosion of copper-based materials. The latter is motivated by the proposed use of copper as encapsulating material for spent nuclear fuel in Sweden.

In close collaboration with experimental groups, state-of-the-art computational methods were employed for the study of chemistry at the atomic scale. First, oxidation of nanoparticulate copper was examined in anoxic aqueous media in order to better understand the copper-water thermodynamics in relation to the corrosion of copper material under oxygen free conditions. With a similar ambition, the water-cuprite interface was investigated with regards to its chemical composition and reactivity. This was compared to the behavior of methanol and hydrogen sulfide at the cuprite surface.

An overall ambition during the development of computational methods for the analysis of chemical bonding was to bridge the gap between molecular and materials chemistry. Theory and results are thus presented and applied in both a molecular and a solid-state framework. A new property, the local electron attachment energy, for the characterization of a compound’s local electrophilicity was introduced. Together with the surface electrostatic potential, the new property predicts and rationalizes regioselectivity and trends of molecular reactions, and interactions on metal and oxide nanoparticles and extended surfaces.

Detailed atomistic understanding of chemical processes is a prerequisite for the efficient development of chemistry. We therefore envisage that the results of this thesis will find widespread use in areas such as heterogeneous catalysis, drug discovery, and nanotechnology.

Abstract [sv]

Den kemiska bindningen – en hörnsten inom naturvetenskapen och oumbärlig för allt liv – är det centrala temat i den här avhandlingen. Både grundläggande och tillämpade aspekter behandlas. Detta inkluderar utvecklingen av nya beräkningsmetoder för förståelse och karaktärisering av kemiska interaktioner. Dessutom behandlas korrosion av kopparbaserade material. Det sistnämnda är motiverat av förslaget att använda koppar som inkapslingsmaterial för hanteringen av kärnavfall i Sverige.

Kvantkemiska beräkningsmetoder enligt state-of-the-art har använts för att studera kemi på atomnivå, detta i nära sammabete med experimentella grupper. Initialt studerades oxidation av kopparnanopartiklar under syrgasfria och vattenrika förhållanden. Detta för att bättre kartlägga koppar-vattensystemets termodynamik. Av samma orsak detaljstuderades även gränsskiktet mellan vatten och kuprit med fokus på dess kemiska sammansättning och reaktivitet. Resultaten har jämförts med metanols och vätesulfids kemiska beteende på ytan av kuprit.

En övergripande målsättningen under arbetet med att utveckla nya beräkningsbaserade analysverktyg för kemiska bindningar har varit att överbrygga gapet mellan molekylär- och materialkemi. Därför presenteras teoretiska aspekter samt tillämpningar från både ett molekylärt samt ett fast-fas perspektiv. En ny deskriptor för karaktärisering av föreningars lokala elektrofilicitet har introducerats – den lokala elektronadditionsenergin. Tillsammans med den elektrostatiska potentialen uppvisar den nya deskriptorn förmåga att förutsäga samt förklara regioselektivitet och trender för molekylära reaktioner, och för interaktioner på metal- och oxidbaserade nanopartiklar och ytor.

En detaljerad förståelse av kemiska processer på atomnivå är en nödvändighet för ett effektivt utvecklande av kemivetenskapen. Vi förutspår därför att resultaten från den här avhandlingen kommer att få omfattande användning inom områden som heterogen katalys, läkemedelsdesign och nanoteknologi.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2017. s. 143
Serie
TRITA-CHE-Report, ISSN 1654-1081 ; 2017:35
Nyckelord
computational chemistry, density functional theory, chemical interactions, reactivity descriptors, copper corrosion, surface and materials science, nucleophilic substitution reactions, heterogeneous catalysis, transition metal oxides, nanotechnology, beräkningskemi, täthetsfunktionalteori, kemiska interaktioner, reaktivitetsdeskriptorer, kopparkorrosion, yt- och materialvetenskap, nukleofila substitutionsreaktioner, heterogen katalys, överångsmetalloxider, nanoteknologi
Nationell ämneskategori
Kemi Materialkemi Organisk kemi Fysikalisk kemi Teoretisk kemi
Forskningsämne
Kemi
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-213028 (URN)978-91-7729-506-8 (ISBN)
Disputation
2017-09-29, F3 (rumsnr: 132), Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 20170829

Tillgänglig från: 2017-08-29 Skapad: 2017-08-28 Senast uppdaterad: 2017-08-29Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopushttp://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4989472

Personposter BETA

Besharat, ZahraSoldemo, MarkusWeissenrieder, JonasBrinck, ToreGöthelid, Mats

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Besharat, ZahraHalldin Stenlid, JoakimSoldemo, MarkusÖnsten, AnneliJohnson, MagnusWeissenrieder, JonasBrinck, ToreGöthelid, Mats
Av organisationen
Materialfysik, MFYt- och korrosionsvetenskapTillämpad fysikalisk kemiMaterialvetenskap
I samma tidskrift
Journal of Chemical Physics
Fysikalisk kemi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 433 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf