Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102
for the Langmuir-Hinshelwood mechanism is investigated. The adsorbate-driven (1×1)-(1×2) structural phase transition of Pt(110) and the formation of new crystal planes on the catalytic surface (faceting) as well as the effect of the substrate temperature are taken into account. It is shown that the...
Saved in:
| Date: | 2019 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/119 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Physico-mathematical modeling and informational technologies |
Institution
Physico-mathematical modeling and informational technologies| _version_ | 1867479394151301120 |
|---|---|
| author | Ryzha, Iryna |
| author_facet | Ryzha, Iryna |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Iryna Ryzha",
"institution": "Національний університет «Львівська політехніка», вул. Ст. Бандери, 12, Львів"
}
] |
| author_sort | Ryzha, Iryna |
| baseUrl_str | http://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2020-01-27T22:26:42Z |
| description | for the Langmuir-Hinshelwood mechanism is investigated. The adsorbate-driven (1×1)-(1×2) structural phase transition of Pt(110) and the formation of new crystal planes on the catalytic surface (faceting) as well as the effect of the substrate temperature are taken into account. It is shown that the stability region for CO oxidation reaction changes when two dimensions are taken into account. Similarly to the one-dimensional case, the reaction of CO oxidation on Pt-catalyst surface is periodic in the stability region. Mixed-mode oscillations (MMO) for CO and oxygen (O) surface coverages as well as the fraction of the surface in the non-reconstructed (1×1)-state were found. Such behavior cannot be predicted by one-dimensional models when the equation for the change of degree of faceting is not taken into account.
References
Zaikin, A. N., Zhabotinsky, A. M. (1970). Concentration wave propagation in two-dimensional liquid-phase self-oscillating system. Nature, 225, 535-537.https://doi.org/10.1038/225535b0
Rotermund, H. H., Engel, W., Kordesch, M., Ertl, G. (1990). Imaging of spatiotemporal pattern evolution during carbon monoxide oxidation on platinum. Nature, 343, 355-357.https://doi.org/10.1038/343355a0
Nettesheim, S., von Oertzen, A., Rotermund, H. H., Ertl, G. Reaction diffusion patterns in the catalytic CO oxidation on Pt(110): Front propagation and spiral waves. J. Chem. Phys., 98, 9977-9985.https://doi.org/10.1063/1.464323
Kim, M., Bertram, M., Pollmann, M., von Oertzen, A., Mikhailov, A. S., Rotermund, H. H., Ertl, G. (2001). Controlling chemical turbulence by global delayed feedback: Pattern formation in catalytic CO oxidation on Pt(110). Science, 292, 1357-1360.https://doi.org/10.1126/science.1059478
Wolff, J., Papathanasiou, A. G., Kevrekidis, I. G., Rotermund, H. H., Ertl, G. (2001). Spatiotemporal addressing of surface activity. Science, 294, 134-137.https://doi.org/10.1126/science.1063597
Slinko, M. M., Jaeger, N. I. (1994). Oscillating heterogeneous catalytic systems (Studies in surface science and catalysis). Eds. Amsterdam: Elsevier.
Baxter, R. J., Hu, P. (2002). Insight into why the Langmuir-Hinshelwood mechanism is generally preferred. J. Chem. Phys., 116(11), 4379-4381.https://doi.org/10.1063/1.1458938
Gomer, R. (1990). Diffusion of adsorbates on metal surfaces. Rep. Prog. Phys., 53(7), 917-1002.https://doi.org/10.1088/0034-4885/53/7/002
Kellogg, G. L. (1985). Direct observations of the (1×2) surface reconstruction on the Pt(110) plane. Phys. Rev. Lett., 55, 2168-2171.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2168
Gritsch, T., Coulman, D., Behm, R. J., Ertl, G. (1989). Mechanism of the CO-induced (1×2)-(1×1) structural transformation of Pt(110). Phys. Rev. Lett., 63, 1086-1089.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.1086
Ladas, S., Imbihl, R., Ertl, G. (1988). Kinetic oscillations and facetting during the catalytic CO oxidation. Surf. Sci., 198, 42-68.https://doi.org/10.1016/0039-6028(88)90471-2
Kostrobij, P. P., Ryzha, I. A. (2016). Modeling of carbon monoxide oxidation process on the twodimensional catalyst surface. Math. Model. Comput., 3(2), 146-162.https://doi.org/10.23939/mmc2016.02.146
Shtiller, V. (2000). Uravnenie Arreniusa i neravnovesnaya kInetika. M.: Mir.
Cisternas, Y., Holmes, P., Kevrekidis, I. G., Li, X. (2003). CO oxidation on thin Pt crystals: Temperature slaving and the derivation of lumped models. J. Chem. Phys., 118(7), 3312-3328.https://doi.org/10.1063/1.1531070
Krischer, K., Eiswirth, M., Ertl, G. (1992). Oscillatory CO oxidation on Pt(110): Modeling of temporal selforganization. J. Chem. Phys., 69, 9161-9172.https://doi.org/10.1063/1.462226
Bzovska, I. S., Mryhlod, I. M. (2016). Poverkhnevi struktury v katalitychnii reaktsii monooksydu vuhletsiu. Ukr. fiz. zhurn., 61(2), 140-148.https://doi.org/10.15407/ujpe61.02.0134
Eiswirth, M., Krischer, K., Ertl, G. (1990). Nonlinear dynamics in the CO-oxidation on Pt single crystal surfaces. Appl. Phys. A., 51, 79-90.https://doi.org/10.1007/BF00324269
|
| doi_str_mv | 10.15407/fmmit2018.27.096 |
| first_indexed | 2026-06-09T01:05:34Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs2.www.fmmit.lviv.ua:article-119 |
| institution | Physico-mathematical modeling and informational technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-09T01:05:34Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs2.www.fmmit.lviv.ua:article-1192020-01-27T22:26:42Z Modeling of carbon monoxide oxidation on the catalytic surface in the two-dimensional case: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 Ryzha, Iryna каталітична реакція окиснення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів catalytic oxidation reaction reaction-diffusion model mathematical modeling of reaction-diffusion processes for the Langmuir-Hinshelwood mechanism is investigated. The adsorbate-driven (1×1)-(1×2) structural phase transition of Pt(110) and the formation of new crystal planes on the catalytic surface (faceting) as well as the effect of the substrate temperature are taken into account. It is shown that the stability region for CO oxidation reaction changes when two dimensions are taken into account. Similarly to the one-dimensional case, the reaction of CO oxidation on Pt-catalyst surface is periodic in the stability region. Mixed-mode oscillations (MMO) for CO and oxygen (O) surface coverages as well as the fraction of the surface in the non-reconstructed (1×1)-state were found. Such behavior cannot be predicted by one-dimensional models when the equation for the change of degree of faceting is not taken into account. References Zaikin, A. N., Zhabotinsky, A. M. (1970). Concentration wave propagation in two-dimensional liquid-phase self-oscillating system. Nature, 225, 535-537.https://doi.org/10.1038/225535b0 Rotermund, H. H., Engel, W., Kordesch, M., Ertl, G. (1990). Imaging of spatiotemporal pattern evolution during carbon monoxide oxidation on platinum. Nature, 343, 355-357.https://doi.org/10.1038/343355a0 Nettesheim, S., von Oertzen, A., Rotermund, H. H., Ertl, G. Reaction diffusion patterns in the catalytic CO oxidation on Pt(110): Front propagation and spiral waves. J. Chem. Phys., 98, 9977-9985.https://doi.org/10.1063/1.464323 Kim, M., Bertram, M., Pollmann, M., von Oertzen, A., Mikhailov, A. S., Rotermund, H. H., Ertl, G. (2001). Controlling chemical turbulence by global delayed feedback: Pattern formation in catalytic CO oxidation on Pt(110). Science, 292, 1357-1360.https://doi.org/10.1126/science.1059478 Wolff, J., Papathanasiou, A. G., Kevrekidis, I. G., Rotermund, H. H., Ertl, G. (2001). Spatiotemporal addressing of surface activity. Science, 294, 134-137.https://doi.org/10.1126/science.1063597 Slinko, M. M., Jaeger, N. I. (1994). Oscillating heterogeneous catalytic systems (Studies in surface science and catalysis). Eds. Amsterdam: Elsevier. Baxter, R. J., Hu, P. (2002). Insight into why the Langmuir-Hinshelwood mechanism is generally preferred. J. Chem. Phys., 116(11), 4379-4381.https://doi.org/10.1063/1.1458938 Gomer, R. (1990). Diffusion of adsorbates on metal surfaces. Rep. Prog. Phys., 53(7), 917-1002.https://doi.org/10.1088/0034-4885/53/7/002 Kellogg, G. L. (1985). Direct observations of the (1×2) surface reconstruction on the Pt(110) plane. Phys. Rev. Lett., 55, 2168-2171.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.55.2168 Gritsch, T., Coulman, D., Behm, R. J., Ertl, G. (1989). Mechanism of the CO-induced (1×2)-(1×1) structural transformation of Pt(110). Phys. Rev. Lett., 63, 1086-1089.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.63.1086 Ladas, S., Imbihl, R., Ertl, G. (1988). Kinetic oscillations and facetting during the catalytic CO oxidation. Surf. Sci., 198, 42-68.https://doi.org/10.1016/0039-6028(88)90471-2 Kostrobij, P. P., Ryzha, I. A. (2016). Modeling of carbon monoxide oxidation process on the twodimensional catalyst surface. Math. Model. Comput., 3(2), 146-162.https://doi.org/10.23939/mmc2016.02.146 Shtiller, V. (2000). Uravnenie Arreniusa i neravnovesnaya kInetika. M.: Mir. Cisternas, Y., Holmes, P., Kevrekidis, I. G., Li, X. (2003). CO oxidation on thin Pt crystals: Temperature slaving and the derivation of lumped models. J. Chem. Phys., 118(7), 3312-3328.https://doi.org/10.1063/1.1531070 Krischer, K., Eiswirth, M., Ertl, G. (1992). Oscillatory CO oxidation on Pt(110): Modeling of temporal selforganization. J. Chem. Phys., 69, 9161-9172.https://doi.org/10.1063/1.462226 Bzovska, I. S., Mryhlod, I. M. (2016). Poverkhnevi struktury v katalitychnii reaktsii monooksydu vuhletsiu. Ukr. fiz. zhurn., 61(2), 140-148.https://doi.org/10.15407/ujpe61.02.0134 Eiswirth, M., Krischer, K., Ertl, G. (1990). Nonlinear dynamics in the CO-oxidation on Pt single crystal surfaces. Appl. Phys. A., 51, 79-90.https://doi.org/10.1007/BF00324269 Досліджено двовимірну математичну модель оксидації чадного газу (СО) на поверхні платинового каталізатора (Pt) для механізму Ленгмюра-Гіншелвуда. Враховано структурний фазовий перехід (1×1)-(1×2) на Pt(110) під впливом процесів адсорбції- десорбції, формування нових кристалічних площин на каталітичній поверхні (огранювання)та вплив температури підложки. Показано, що врахування двовимірності приводить до зміни області стійкості реакції окиснення СО. Як і для одновимірного випадку, в області стійкості реакція окиснення СО на поверхні Pt-каталізатора має коливний характер. Отримано коливання змішаного режиму покриттів СО, кисню (О) та частки неперебудованої поверхні (1×1), які не вдавалось передбачити одновимірними моделями без врахування рівняння для зміни ступеня огранювання. Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України 2019-04-24 Article Article application/pdf https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/119 10.15407/fmmit2018.27.096 PHYSICO-MATHEMATICAL MODELLING AND INFORMATIONAL TECHNOLOGIES; No. 27 (2018): Physico-mathematical modeling and informational technologies, 2018, Issue 27; 96-102 ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ; № 27 (2018): Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології, 2018, Вип. 27; 96-102 2617-5258 1816-1545 10.15407/fmmit2018.27 uk https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/119/111 Авторське право (c) 2018 Ірина Рижа (Автор) |
| spellingShingle | каталітична реакція окиснення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів Ryzha, Iryna Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_alt | Modeling of carbon monoxide oxidation on the catalytic surface in the two-dimensional case: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_full | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_fullStr | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_full_unstemmed | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_short | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| title_sort | моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2018, 27:96-102 |
| topic | каталітична реакція окиснення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів |
| topic_facet | каталітична реакція окиснення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів catalytic oxidation reaction reaction-diffusion model mathematical modeling of reaction-diffusion processes |
| url | https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/119 |
| work_keys_str_mv | AT ryzhairyna modelingofcarbonmonoxideoxidationonthecatalyticsurfaceinthetwodimensionalcasefizmatmodelinftehnol20182796102 AT ryzhairyna modelûvannâoksidacííčadnogogazunapoverhníplatinovogokatalízatoraudvovimírnomuvipadkufizmatmodelinftehnol20182796102 |