Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
GG
George Graham
Author with expertise in Catalytic Nanomaterials
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(67% Open Access)
Cited by:
1,998
h-index:
49
/
i10-index:
113
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Catalyst Architecture for Stable Single Atom Dispersion Enables Site-Specific Spectroscopic and Reactivity Measurements of CO Adsorbed to Pt Atoms, Oxidized Pt Clusters, and Metallic Pt Clusters on TiO2

Leo DeRita et al.Sep 13, 2017
Oxide-supported precious metal nanoparticles are widely used industrial catalysts. Due to expense and rarity, developing synthetic protocols that reduce precious metal nanoparticle size and stabilize dispersed species is essential. Supported atomically dispersed, single precious metal atoms represent the most efficient metal utilization geometry, although debate regarding the catalytic activity of supported single precious atom species has arisen from difficulty in synthesizing homogeneous and stable single atom dispersions, and a lack of site-specific characterization approaches. We propose a catalyst architecture and characterization approach to overcome these limitations, by depositing âˆ¼1 precious metal atom per support particle and characterizing structures by correlating scanning transmission electron microscopy imaging and CO probe molecule infrared spectroscopy. This is demonstrated for Pt supported on anatase TiO2. In these structures, isolated Pt atoms, Ptiso, remain stable through various conditions, and spectroscopic evidence suggests Ptiso species exist in homogeneous local environments. Comparing Ptiso to âˆ¼1 nm preoxidized (Ptox) and prereduced (Ptmetal) Pt clusters on TiO2, we identify unique spectroscopic signatures of CO bound to each site and find CO adsorption energy is ordered: Ptiso â‰ª Ptmetal < Ptox. Ptiso species exhibited a 2-fold greater turnover frequency for CO oxidation than 1 nm Ptmetal clusters but share an identical reaction mechanism. We propose the active catalytic sites are cationic interfacial Pt atoms bonded to TiO2 and that Ptiso exhibits optimal reactivity because every atom is exposed for catalysis and forms an interfacial site with TiO2. This approach should be generally useful for studying the behavior of supported precious metal atoms.
0

Quantitative and Atomic-Scale View of CO-Induced Pt Nanoparticle Surface Reconstruction at Saturation Coverage via DFT Calculations Coupled with in Situ TEM and IR

Talin Avanesian et al.Mar 6, 2017
Atomic-scale insights into how supported metal nanoparticles catalyze chemical reactions are critical for the optimization of chemical conversion processes. It is well-known that different geometric configurations of surface atoms on supported metal nanoparticles have different catalytic reactivity and that the adsorption of reactive species can cause reconstruction of metal surfaces. Thus, characterizing metallic surface structures under reaction conditions at atomic scale is critical for understanding reactivity. Elucidation of such insights on high surface area oxide supported metal nanoparticles has been limited by less than atomic resolution typically achieved by environmental transmission electron microscopy (TEM) when operated under realistic conditions and a lack of correlated experimental measurements providing quantitative information about the distribution of exposed surface atoms under relevant reaction conditions. We overcome these limitations by correlating density functional theory predictions of adsorbate-induced surface reconstruction visually with atom-resolved imaging by in situ TEM and quantitatively with sample-averaged measurements of surface atom configurations by in situ infrared spectroscopy all at identical saturation adsorbate coverage. This is demonstrated for platinum (Pt) nanoparticle surface reconstruction induced by CO adsorption at saturation coverage and elevated (>400 K) temperature, which is relevant for the CO oxidation reaction under cold-start conditions in the catalytic convertor. Through our correlated approach, it is observed that the truncated octahedron shape adopted by bare Pt nanoparticles undergoes a reversible, facet selective reconstruction due to saturation CO coverage, where {100} facets roughen into vicinal stepped high Miller index facets, while {111} facets remain intact.
0

Uniformity Is Key in Defining Structure–Function Relationships for Atomically Dispersed Metal Catalysts: The Case of Pt/CeO2

Joaquin Resasco et al.Dec 9, 2019
Catalysts consisting of atomically dispersed Pt (Ptiso) species on CeO2 supports have received recent interest due to their potential for efficient metal utilization in catalytic convertors. However, discrepancies exist between the behavior (reducibility, interaction strength with adsorbates) of high surface area Ptiso/CeO2 systems and of well-defined surface science and computational model systems, suggesting differences in Pt local coordination in the two classes of materials. Here, we reconcile these differences by demonstrating that high surface area Ptiso/CeO2 synthesized at low Pt loadings (<0.1% weight) exhibit resistance to reduction and sintering up to 500 Â°C in 0.05 bar H2 and minimal interactions with CO-properties previously seen only for model system studies. Alternatively, Pt loadings >0.1 weight % produce a distribution of sub-nanometer Pt structures, which are difficult to distinguish using common characterization techniques, and exhibit strong interactions with CO and weak resistance to sintering, even in 0.05 bar H2 at 50 Â°C-properties previously seen for high surface area materials. This work demonstrates that low metal loadings can be used to selectively populate the most thermodynamically stable adsorption sites on high surface area supports with atomically dispersed metals. Further, the site uniformity afforded by this synthetic approach is critical for the development of relationships between atomic scale local coordination and functional properties. Comparisons to recent studies of Ptiso/TiO2 suggest a general compromise between the stability of atomically dispersed metal catalysts and their ability to interact with and activate molecular species.