Deciphering the Factors Controlling Hydrogen and Methyl Spillover upon Methane Dissociation on Rh/Cu(111) Single‐Atom Alloy

合金 氢原子 氢溢流 Atom(片上系统) 化学 材料科学 溢出效应 结晶学 冶金 有机化学 烷基 计算机科学 经济 微观经济学 嵌入式系统
作者
Kaixuan Gu,Hua Guo,Sen Lin
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (39): e202405371-e202405371 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202405371
摘要

Abstract Spillover of adsorbed species from one active site to another is a key step in heterogeneous catalysis. However, the factors controlling this step, particularly the spillover of polyatomic species, have rarely been studied. Herein, we investigate the spillover dynamics of H* and CH 3 * species on a single‐atom alloy surface (Rh/Cu(111)) upon the dissociative chemisorption of methane (CH 4 ), using molecular dynamics that considers both surface phonons and electron‐hole pairs. These dynamical calculations are made possible by a high‐dimensional potential energy surface machine learned from density functional theory data. Our results provide compelling evidence that the H* and CH 3 * can spill over on the metal surface at experimental temperatures and reveal novel dynamical features involving an internal motion during diffusion for CH 3 *. Increasing surface temperature has a minor effect on promoting spillover, as geminate recombinative desorption becomes more prevalent. However, the poisoning of the active site can be mitigated by the frequent gaseous molecular collisions that occur under ambient pressure in real‐world catalysis, which transfer energy to the trapped adsorbates. Interestingly, the bulky CH 3 * exhibits a significant spillover advantage over the light H* due to its larger size, which facilitates energy acquisition. These insights help to advance our understanding of spillover in heterogeneous catalysis.
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