Механiзм адсорбо-каталiтичної активностi наноструктурованої поверхнi кремнiю, легованої кластерами перехiдних металiв та їх оксидами

Анотація

Проведено теоретичний аналiз механiзмiв адсорбо-каталiтичної активацiї композитiв, виготовлених на основi поруватого кремнiю з iнкорпорованими наночастинками перехiдних металiв (Pd, W, Cu) та їх оксидiв. Встановлено вплив адсорбованих атомiв акцепторних елементiв (O, S, F, Cl) на каталiтичну активнiсть перехiдних металiв при формуваннi поверхневих нанокластерiв оксидiв перехiдних металiв. Механiзм пiдвищення каталiтичної активностi перехiдних металiв з повнiстю заповненою d-зоною, iмовiрно, може полягати в змiнi заповнення електронами d-станiв (появi d-дiрок над рiвнем Фермi) при утвореннi поверхневих нанокластерiв оксидiв перехiдних металiв. Представлено результати експериментальних дослiджень адсорбо-електричного ефекту методом високо-частотних вольт-фарадних характеристик газочутливих структур з бар’єрами Шотткi, якi характеризують данi процеси. Проведено аналiз експериментальних iзотерм адсорбцiї водню та сiрководню на поверхнi наноструктурованих композитiв кремнiю з нанокластерами мiдi, вольфраму, паладiю та їх оксидiв в порах. Було виявлено пiдвищену адсорбцiйну чутливiсть даних композитiв до рiзних газiв (H2, H2S, H2O) в порiвняннi зi звичайним поруватим шаром кремнiю. Встановлено, що при низьких тисках газу (≥25 ppm) та/або при малих часах взаємодiї адсорбат-пiдкладка реалiзується механiзм фiзичної адсорбцiї, а при бiльш високих тисках та довготривалих процесах – хемосорбцiї. Цей висновок узгоджується з даними, отриманими з розрахункiв теплоти адсорбцiї по експериментальним iзотермам, якi дають значення 0,3–0,5 еВ.