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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.17, No.4, 349-356, August, 2006
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실리카 지지 루테늄-니켈 합금에 있어서 일산화탄소의 흡착에 관한 IR 연구
IR Study on the Adsorption of Carbon Monoxide on Silica Supported Ruthenium-Nickel Alloy
박상윤†, 윤동욱
  • 울산대학교 자연과학대학 화학과
Sang-Youn Park†, and Dong-Wook Yoon
  • Department of Chemistry, College of Natural Science, University of Ulsan, Korea
E-mail:
초록
실리카(SiO2)지지 루테늄-니켈(Ru/Ni) 합금에 있어서 Ru/Ni 몰함량비와 일산화탄소(CO)의 분압의 변화에 따른 CO의 흡착 및 탈착거동에 대한 연구를 FT-IR을 이용하여 수행하였다. Ru-SiO2 시료에 CO를 흡착시켰을 때 2080.0cm-1, 2021.0～2030.7 cm-1, 1778.9～1799.3 cm-1, 1623.8 cm-1의 위치에 네 흡수띠가 관찰되었고 진공탈착시 2138.7cm-1, 2069.3 cm-1, 1988.3～2030.7 cm-1의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었다. Ni-SiO2 시료에 CO를 흡착시켰을 때 2057.7 cm-1, 2019.1∼2040.3 cm-1, 1862.9∼1868.7 cm-1, 1625.7 cm-1의 위치에 네 흡수띠가 관찰되었고, 진공탈착시켰을 때 2009.5～2040.3 cm-1, 1828.4～1868.7 cm-1의 위치에 두 흡수띠가 관찰되었다. Ru-SiO2 시료와 Ni-SiO2 시료에서 관찰된 IR 스펙트럼은 이전의 보고와 근사적으로 일치한다. Ru/Ni(9/1, 8/2, 7/3, 6/4, 5/5; 몰 함량비)-SiO2 시료에서는 CO를 흡착시켰을 때 2001.8～2057.7 cm-1, 1812.8～1926.5 cm-1, 1623.8～1625.7 cm-1의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었으며, 진공탈착시 2140.6 cm-1, 2073.1 cm-1, 1969.0～2057.7 cm-1의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었다. Ru/Ni-SiO2 시료에서 CO를 흡착시켰을 때 Ru/Ni의 몰 함량비가 9/1 경우 관찰된 IR 스펙트럼의 모양이 Ru-SiO2 시료에서 CO를 흡착시켰을 때의 모양과 거의 같음이 관찰되었고 Ru/Ni의 몰 함량비가 8/2 보다 작아지면 관찰된 IR 스펙트럼의 모양이 Ni-SiO2 시료에서 CO를 흡착시켰을 때의 모양과 거의 같다. 따라서 Ru/Ni-SiO2 시료 표면에 존재하는 합금 뭉치의 표면에 몰 함량비보다 니켈이 많이 존재한다는 추정이 가능하다. SiO2 지지 Ru/Ni 시료에서 조성의 변화에 따른 CO 흡수띠 파수의 이동을 SiO2 표면에 분산되어 있는 합금뭉치 표면의 조성, 합금뭉치 표면의 조성에 따른 Ru과 Ni 원자의 원자 크기의 차이로 인한 합금뭉치 표면에서 스트레인의 변화, 합금뭉치 표면에서 결합에너지와 전자밀도분포 변화, 합금뭉치 표면에서 표면구조의 변화와 관련이 있음은 분명하다. Ru/Ni 합금결정 표면에서 CO 흡착에 대한 LEED 및 Auger를 이용한 연구, 실리카겔과 Ru/Ni 합금 뭉치와의 상호작용, Ru/Ni 합금 표면에서 CO 흡착에 대한 MO 계산 등의 연구가 진전되어 진다면 이러한 복잡계에 대한 규명에 도움이 될 것으로 보인다.
We have investigated adsorption and desorption properties of CO adsorption on silica supported Ru/Ni alloys at various Ru/Ni mole content ratio as well as CO partial pressures using Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR). For Ru-SiO2 sample, four bands were observed at 2080.0 cm-1, 2021.0～2030.7 cm-1, 1778.9～1799.3 cm-1, 1623.8 cm-1 on adsorption and three bands were observed at 2138.7 cm-1, 2069.3 cm-1, 1988.3～2030.7 cm-1 on vacumn desorption. For Ni-SiO2 sample, four bands were observed at 2057.7 cm-1, 2019.1∼2040.3 cm-1, 1862.9∼1868.7 cm-1, 1625.7 cm-1 on adsorption and two bands were observed at 2009.5～2040.3 cm-1, 1828.4～1868.7 cm-1 on vacumn desorption. These absorption bands correspond with those of the previous reports approximately. For Ru/Ni(9/1, 8/2, 7/3, 6/4, 5/5; mole content ratio)-SiO2 samples, three bands were observed at 2001.8～2057.7 cm-1, 1812.8～1926.5 cm-1, 1623.8～1625.7 cm-1 on adsorption and three bands were observed at 2140.6 cm-1, 2073.1 cm-1, 1969.0～2057.7 cm-1 on vacumn desorption. The spectrum pattern observed for Ru/Ni-SiO2 sample at 9/1 Ru/Ni mole content ratio on CO adsorption and on vacumn desorption is almost like the spectrum pattern observed for Ru-SiO2 sample. But the spectrum patterns observed for Ru/Ni-SiO2 samples under 8/2 Ru/Ni mole content ratio on CO adsorption and vacumn desorption are almost like the pattern observed for Ni-SiO2 sample. It may be suggested surfaces of alloy clusters on the Ru/Ni-SiO2 samples contain more Ni components than the mole content ratio of the sample considering the above phenomena. With Ru/Ni-SiO2 samples the absorption band shifts may be ascribed to variations of surface concentration, strain variation due to atomic size difference, variation of bonding energy and electronic densities, and changes of surface geometries according to surface concentration variation. Studies for CO adsorption on Ru/Ni alloy cluster surface by LEED and Auger spectroscopy, interation between Ru/Ni alloy cluster and SiO2, and MO calculation for the system would be needed to look into the phenomena.
Keywords:CO adsorption;ruthenium-nickel alloy;silica support
  1. Rynkowski JM, Paryjczak T, Lenik M, Appl. Catal. A: Gen., 126(2), 257 (1995) 
  2. Predieri G, Moggi P, Papadopulos S, Armigliato A, Bigi S, Sappa E, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1736 (1990) 
  3. Armigliato A, Bigi S, Moggi P, Papadopulos S, Predieri G, Salviati G, Sappa E, Mater. Chem. Phys., 29, 251 (1991) 
  4. Vrinat M, Lacix M, Breysse M, Bellaloui A, Mosoni L, Roubin M, Proc. 9th International Congress on Catalysis, Calgary, 1988, eds. M. J. Phillis and M. Ternan, 1, 88 The Chemical Institute of Canada, Ottawa (1988)
  5. Cerro-Alarcon M, Maroto-Valiente A, Rodriguez-Ramos I, Guerrero-Ruiz A, Appl. Catal. A: Gen., 275(1-2), 257 (2004) 
  6. Ishihara A, Quian EW, Finahari N, Sutrisuna IP, Kabe T, Fuel, 84, 1462 (2005)
  7. Chabal YJ, Surface Science Reports, 8, 211 (1988) 
  8. Vannice MA, J. Catal., 37, 449 (1975) 
  9. Lynds L, Spectrochem. Acta, 20, 1369 (1964) 
  10. Dalla Betta RA, J. Phys. Chem., 79, 2519 (1975) 
  11. Pnur H, Menzel D, Hoffman FM, Ortega A, Bradshaw AM, Surf. Sci., 93, 431 (1980) 
  12. Kostov KL, Rauscher H, Menzel D, Surf. Sci., 278, 62 (1992) 
  13. Hoffman FM, Weisel MD, Surf. Sci., 253, 59 (1988) 
  14. Eischens RP, Francis SA, Pliskin WA, J. Phys. Chem., 60, 194 (1956) 
  15. Andersson SS, Solid State Commun., 21, 75 (1977) 
  16. Fleisch T, Ott GL, Delgass WN, Winograd N, Surf. Sci., 81, 1 (1988) 
  17. Erley W, Ibach H, Lewald S, Wagner H, Surf. Sci., 83, 585 (1979) 
  18. Lee JW, Chang S, Pak H, Shin KJ, Kim M, Chung WI, Bull. Korean Chem. Soc., 9, 137 (1988)
  19. Raval R, Surf. Sci., 331, 1 (1995) 
  20. Sheppard N, Nguyen TT, Advances in infrared and raman spectroscopy, eds. R. J. H. Clark and R. E. Hester, 5, 67, Heydon, London (1978)
  21. Liao M, Cabrera CR, Ishikawa Y, Surf. Sci., 445, 267 (1988)
  22. Brown MF, Gonzalez RD, J. Phys. Chem., 80, 1731 (1976) 
  23. Campbell RA, Rodrigez J, Goodman DW, Surf. Sci., 256, 272 (1991) 
  24. Blyholder G, Allen MC, J. Am. Chem. Soc., 79, 756 (1975) 
  25. Aizawa H, Tsuneyuki S, Surf. Sci., 399, L364 (1998) 
  26. Olsen CW, Masel RI, Surf. Sci., 201, 444 (1988) 
  27. Hollins P, Surf. Sci. Rep., 16, 51 (1992)
  28. Bagus PS, Muller WM, Chem. Phys. Lett., 115, 540 (1985)