Étude de l’interaction de l’oxygène avec des surfaces monocristallines de platine par diffraction des électrons lents et spectroscopie Auger

¹ Laboratoire de Minéralogie, France.
² Laboratoire de Catalyse. Université Louis-Pasteur, 1, rue Blaise-Pascal, BP 296/R8, 67008 Strasbourg Cédex, France.

Résumé

L’interaction de l’oxygène avec des surfaces monocristallines de platine a été étudiée à très basses pressions (10^-8-10^-6 torr) et à plus fortes pressions (10^-2 à 400 torrs) entre 20 °C et 1 100 °C. La spectroscopie des électrons Auger et la mesure du potentiel d’extraction électronique ont été utilisées conjointement à la diffraction des électrons lents.

A faible pression d’oxygène, de 20 à 1 100 °C, une surface décontaminée de Pt (111) ne conduit pas à l’observation de nouveaux diagrammes de DEL alors que la spectroscopie des électrons Auger détecte une faible quantité d’oxygène adsorbé. A plus haute pression d’oxygène (10^-2 à 400 torrs) et à partir de 500 °C, il y a apparition de diagrammes de DEL caractéristiques de nouvelles structures. Ces structures ont des paramètres de maille qui sont multiples de la maille bidimensionnelle de PtO₂ (0001). La vitesse d’oxydation dans le cas de fortes pressions d’oxygène est fonction de la pression d'oxygène et de la température du platine.

La formation d’oxydes PtO_(2+x) a été suivie en DEL et spectroscopie des électrons Auger. Un déplacement des pics Auger apparaît selon l’état de liaison et la quantité d’atomes d’oxygène présents dans le réseau du platine.

Des surfaces de Pt (111) contenant des traces de carbone ou de soufre conduisent à des diagrammes de DEL et des spectres Auger différents de ceux obtenus avec une surface propre de Pt(111) aussi bien à très basses pressions qu’à hautes pressions d’oxygène.

Abstract

The interaction of oxygen with platinum single crystal surfaces has been studied at very low pressures (10^-8 to 10^-6 torr) and at higher pressures (10^-2 to 400 torrs) between 20 to 1100 °C. Auger electron spectroscopy and work function measurements have been used, together with low energy electron diffraction. At low oxygen pressure, from 20 to 1 100 °C, new LEED patterns are not observed on a decontaminated (111) face of Pt. Very small amounts of oxygen are detected by Auger spectroscopy. At higher oxygen pressure (10^-2 to 400 torrs) from 500 °C apwards, LEED patterns reveal the formation of new structures. The unit meshes of these structures are multiples fo the bidimensional mesh of of the bidimensional mesh of PtO₂ (0001). The oxidation rate, at high oxygen pressure, varies with oxygen pressure and platinum temperature. We have followed, using LEED and AES techniques, the formation of PtO_(2+x) oxides. Shifts of Auger peaks are observed depending on the bond slate and the amount of oxygen atoms introduced in the platinum substrate.

LEED patterns and Auger spectra observed with (111) platinum surfaces contaminated by traces of carbon and sulphur are different from those observed with clean platinum at both low and high pressures.