Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

IR Study on the Adsorption of Carbon Monoxide on Silica Supported Ruthenium-Nickel Alloy

실리카 지지 루테늄-니켈 합금에 있어서 일산화탄소의 흡착에 관한 IR 연구

  • 박상윤 (울산대학교 자연과학대학 화학과) ;
  • 윤동욱 (울산대학교 자연과학대학 화학과)
  • Received : 2005.12.27
  • Accepted : 2006.06.26
  • Published : 2006.08.10
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Abstract

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-$SiO_{2}$ sample, four bands were observed at $2080.0cm^{-1}$, $2021.0{\sim}2030.7cm^{-1}$, $1778.9{\sim}1799.3cm^{-1}$, $1623.8cm^{-1}$ on adsorption and three bands were observed at $2138.7cm^{-1}$, $2069.3cm^{-1}$, $1988.3{\sim}2030.7cm^{-1}$ on vacumn desorption. For Ni-$SiO_{2}$ sample, four bands were observed at $2057.7cm^{-1}$, $2019.1{\sim}2040.3cm^{-1}$, $1862.9{\sim}1868.7cm^{-1}$, $1625.7cm^{-1}$ on adsorption and two bands were observed at $2009.5{\sim}2040.3cm^{-1}$, $1828.4{\sim}1868.7cm^{-1}$ 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)-$SiO_{2}$ samples, three bands were observed at $2001.8{\sim}2057.7cm^{-1}$, $1812.8{\sim}1926.5cm^{-1}$, $1623.8{\sim}1625.7cm^{-1}$ on adsorption and three bands were observed at $2140.6cm^{-1}$, $2073.1cm^{-1}$, $1969.0{\sim}2057.7cm^{-1}$ on vacumn desorption. The spectrum pattern observed for Ru/Ni-$SiO_{2}$ 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-$SiO_{2}$ sample. But the spectrum patterns observed for Ru/Ni-$SiO_{2}$ samples under 8/2 Ru/Ni mole content ratio on CO adsorption and vacumn desorption are almost like the pattern observed for $Ni-SiO_{2}$ sample. It may be suggested surfaces of alloy clusters on the Ru/Ni-$SiO_{2}$ samples contain more Ni components than the mole content ratio of the sample considering the above phenomena. With Ru/Ni-$SiO_{2}$ 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 $SiO_{2}$, and MO calculation for the system would be needed to look into the phenomena.

실리카($SiO_{2}$)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. $Ru-SiO_{2}$ 시료에 CO를 흡착시켰을 때 $2080.0cm^{-1}$, $2021.0{\sim}2030.7cm^{-1}$, $1778.9{\sim}1799.3cm^{-1}$, $1623.8cm^{-1}$의 위치에 네 흡수띠가 관찰되었고 진공탈착시 $2138.7cm^{-1}$, $2069.3cm^{-1}$, $1988.3{\sim}2030.7cm^{-1}$의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었다. $Ni-SiO_2$ 시료에 CO를 흡착시켰을 때 $2057.7cm^{-1}$, $2019.1{\sim}2040.3cm^{-1}$, $1862.9{\sim}1868.7cm^{-1}$, $1625.7cm^{-1}$의 위치에 네 흡수띠가 관찰되었고, 진공탈착 시켰을 때 $2009.5{\sim}2040.3cm^{-1}$, $1828.4{\sim}1868.7cm^{-1}$의 위치에 두 흡수띠가 관찰되었다. $Ru-SiO_{2}$ 시료와 $Ni-SiO_{2}$ 시료에서 관찰된 IR 스펙트럼은 이전의 보고와 근사적으로 일치한다. Ru/Ni(9/1, 8/2, 7/3, 6/4, 5/5; 몰 함량비)-$SiO_{2}$ 시료에서는 CO를 흡착시켰을 때 $2001.8{\sim}2057.7cm^{-1}$, $1812.8{\sim}1926.5cm^{-1}$, $1623.8{\sim}1625.7cm^{-1}$의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었으며, 진공탈착시 $2140.6cm^{-1}$, $2073.1cm^{-1}$, $1969.0{\sim}2057.7cm^{-1}$의 위치에 세 흡수띠가 관찰되었다. Ru/Ni-$SiO_{2}$ 시료에서 CO를 흡착시켰을 때 Ru/Ni의 몰 함량비가 9/1 경우 관찰된 IR 스펙트럼의 모양이 $Ru-SiO_{2}$ 시료에서 CO를 흡착시켰을 때의 모양과 거의 같음이 관찰되었고 Ru/Ni의 몰 함량비가 8/2 보다 작아지면 관찰된 IR 스펙트럼의 모양이 $Ni-SiO_{2}$ 시료에서 CO를 흡착시켰을 때의 모양과 거의 같다. 따라서 Ru/Ni-$SiO_{2}$ 시료 표면에 존재하는 합금 뭉치의 표면에 몰 함량비보다 니켈이 많이 존재한다는 추정이 가능하다. $SiO_{2}$ 지지 Ru/Ni 시료에서 조성의 변화에 따른 CO 흡수띠 파수의 이동을 $SiO_{2}$ 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.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 울산대학교

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