New perspectives in electrochemical processes on single-crystal surfaces from real-time FTIR spectroscopy

Department of chemistry, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA.

Abstract

Quelques applications récentes de la spectroscopie infrarouge de surface à l’examen de processus électrocatalytiques aux interfaces métal monocristallin/solution aqueuse sont décrites. On a mis l’accent sur la combinaison des résultats obtenus, simultanément ou parallèlement, par spectroscopie infrarouge en temps réel (FTIR) et par électrochimie. On a comparé l’électrooxydation du monooxyde de carbone sur les plans d’indices simples du platine et du rhodium, à celle sur monocristaux d’or. Le rôle primordial de la formation d’ilots durant l’électrooxydation du CO adsorbé sur le platine et sur le rhodium est démontré par les données de spectroscopie infrarouge. L’effet important de l’orientation cristallographique de l’or sur la vitesse d’électrooxydation de CO est analysé en fonction des propriétés stéréochimiques des surfaces et des propriétés d’adsorption des réactants. D’autres exemples sont fournis par la chimisorption dissociative du méthanol et de l’éthanol sur Rh(100) et l’effet catalytique des adatomes de bismuth sur l’électrooxydation de l’acide formique sur Pt(100).

Résumé

Some recent applications of surface infrared spectroscopy to the mechanistic examination of electrocatalytic processes at monocrystalline metal- aqueous solution interfaces are outlined, with emphasis on the use of real-time FTIR combined with simultaneous or parallel electrochemical measurements. Carbon monoxide electrooxidation on low-index platinum and rhodium surfaces is considered in relation to the behavior at monocrystalline gold. The central role of island formation during electrooxidation of CO adlayers on the former surfaces is implicated directly by the infrared data. The large effects of gold crystallographic orientation on the CO electrooxidation rates are discussed in terms of reactant adsorptive and surface stereochemical factors. Other illustrative examples considered are the examination of dissociative chemisorption mechanisms of methanol and ethanol on Rh(100), and the catalytic effect of bismuth adatoms on formic acid electrooxidation at Pt(100).