Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89
A two-dimensional model of carbon monoxide (CO) catalytic oxidation on a platinum (Pt) surface 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) a...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я. С. Підстригача НАН України
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/18 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Physico-mathematical modeling and informational technologies |
Institution
Physico-mathematical modeling and informational technologies| _version_ | 1867479178228531200 |
|---|---|
| author | Ryzha, Iryna |
| author_facet | Ryzha, Iryna |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Iryna Ryzha",
"institution": "Національний університет «Львівська політехніка»"
}
] |
| author_sort | Ryzha, Iryna |
| baseUrl_str | http://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2020-02-06T13:28:05Z |
| description | A two-dimensional model of carbon monoxide (CO) catalytic oxidation on a platinum (Pt) surface 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. DOI 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. DOI https://doi.org/10.1038/343355a0
DOI
Jakubith, S., Rotermund, H. H., Engel, W., von Oertzen, A., Ertl, G. (1990). Spatiotemporal concentration patterns in a surface reaction: Propagating and standing waves, rotating spirals, and turbulence. Phys. Rev. Lett., 65, 3013-3016. DOI https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.3013
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. DOI 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. DOI 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.
Slinko, M. M., Jaeger, N. I. (1994). Oscillating heterogeneous catalytic systems (Studies in surface science and catalysis).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. DOI https://doi.org/10.1063/1.1458938
Gomer, R. (1990). Diffusion of adsorbates on metal surfaces. Rep. Prog. Phys., 53(7), 917-1002. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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., 96, 9161-9172. DOI 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.
Eiswirth, M., Krischer, K., Ertl, G. Nonlinear dynamics in the CO-oxidation on Pt single crystal surfaces. Appl. Phys. A., 51, 79-90. DOI https://doi.org/10.1007/bf00324269
|
| doi_str_mv | 10.15407/fmmit2017.26.083 |
| first_indexed | 2026-06-09T01:02:08Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs2.www.fmmit.lviv.ua:article-18 |
| institution | Physico-mathematical modeling and informational technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-09T01:02:08Z |
| publishDate | 2018 |
| 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-182020-02-06T13:28:05Z Modeling of carbon monoxide oxidation on the catalytic surface in the two-dimensional case: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 Ryzha, Iryna каталітична реакція окислення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів catalytic oxidation reaction reaction-diffusion model mathematical modeling of reaction-diffusion processes A two-dimensional model of carbon monoxide (CO) catalytic oxidation on a platinum (Pt) surface 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. DOI 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. DOI https://doi.org/10.1038/343355a0 DOI Jakubith, S., Rotermund, H. H., Engel, W., von Oertzen, A., Ertl, G. (1990). Spatiotemporal concentration patterns in a surface reaction: Propagating and standing waves, rotating spirals, and turbulence. Phys. Rev. Lett., 65, 3013-3016. DOI https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.3013 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. DOI 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. DOI 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. Slinko, M. M., Jaeger, N. I. (1994). Oscillating heterogeneous catalytic systems (Studies in surface science and catalysis).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. DOI https://doi.org/10.1063/1.1458938 Gomer, R. (1990). Diffusion of adsorbates on metal surfaces. Rep. Prog. Phys., 53(7), 917-1002. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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. DOI 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., 96, 9161-9172. DOI 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. Eiswirth, M., Krischer, K., Ertl, G. Nonlinear dynamics in the CO-oxidation on Pt single crystal surfaces. Appl. Phys. A., 51, 79-90. DOI https://doi.org/10.1007/bf00324269 Досліджено двовимірну математичну модель оксидації чадного газу (СО) на поверхні платинового каталізатора (Pt) для механізму Лангмюра-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 окислення СО. Як і для одновимірного випадку, в області стійкості реакція окислення 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 2018-11-06 Article Article application/pdf https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/18 10.15407/fmmit2017.26.083 PHYSICO-MATHEMATICAL MODELLING AND INFORMATIONAL TECHNOLOGIES; No. 26 (2017): Physico-mathematical modeling and informational technologies, 2017, Issue 26; 83-89 ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ; № 26 (2017): Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології, 2017, Вип. 26; 83-89 2617-5258 1816-1545 10.15407/fmmit2017.26 uk https://www.fmmit.lviv.ua/index.php/fmmit/article/view/18/10 Авторське право (c) 2017 Ірина Рижа (Автор) |
| spellingShingle | каталітична реакція окислення 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. 2017, 26:83-89 |
| title | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_alt | Modeling of carbon monoxide oxidation on the catalytic surface in the two-dimensional case: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_full | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_fullStr | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_full_unstemmed | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_short | Моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: Fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| title_sort | моделювання оксидації чадного газу на поверхні платинового каталізатора у двовимірному випадку: fìz.-mat. model. ìnf. tehnol. 2017, 26:83-89 |
| topic | каталітична реакція окислення реакційно-дифузійна модель математичне моделювання реакційно-дифузійних процесів |
| topic_facet | каталітична реакція окислення 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/18 |
| work_keys_str_mv | AT ryzhairyna modelingofcarbonmonoxideoxidationonthecatalyticsurfaceinthetwodimensionalcasefizmatmodelinftehnol2017268389 AT ryzhairyna modelûvannâoksidacííčadnogogazunapoverhníplatinovogokatalízatoraudvovimírnomuvipadkufizmatmodelinftehnol2017268389 |