Koadsorption von CO und O2 auf ausgewählten Goldclustern: Nachweis einer effizienten CO2-Erzeugung bei Raumtemperatur

Angespornt durch die jüngsten Demonstrationen der größen- und stützabhängigen Reaktivität von unterstützten Goldclustern, präsentieren wir hier Ergebnisse zur Koadsorption von CO und O(2) auf ausgewählten anionischen Goldclustern, Au(N)(-), in der Gasphase. O(2) adsorbiert in einer binären (0,1) Weise als ein-Elektronen-Akzeptor auf den Au(N)()(-) Clustern, wobei Cluster mit geraden N eine unterschiedliche Reaktivität gegenüber der O(2)-Adsorption zeigen, während Cluster mit ungeraden N keine Anzeichen von Reaktivität zeigen. CO zeigt eine stark größenabhängige Reaktivität für Au(N)(-) Größen von N = 4 bis 19, jedoch keine Adsorption am Gold-Dimer oder Trimer. Wenn die Goldcluster sowohl gleichzeitig als auch nacheinander mit beiden Reaktanten exponiert werden, wurden interessante Effekte beobachtet. Während die gleichen Regeln für die individuelle O(2)- oder CO-Adsorption weiterhin gelten, kann die Vorexposition eines Reaktanten an einem Cluster zur erhöhten Reaktivität des Clusters gegenüber dem anderen Reaktanten führen. Somit konkurrieren die Adsorbate nicht um Bindungsstellen (kompetitive Koadsorption), sondern unterstützen sich gegenseitig bei der Adsorption (kooperative Koadsorption). Auch neue Peaks erscheinen im Massenspektrum von Au(6)(-) unter Koadsorptionsbedingungen von CO und O(2), die auf den Verlust eines CO(2)-Moleküls (oder Molekülen) zurückgeführt werden können. Durch das Studium der relativen Reaktionsmenge und deren Beziehung zur Reaktionszeit wird festgestellt, dass das Gasphase-Au(6)-Anion in der Lage ist, CO mit einer Rate zu oxidieren, die 100 Mal höher ist als die für kommerzielle oder Modell-Goldkatalysatoren berichtete Rate.