Vágyak és lehetőségek a határfelületek analitikájábanSchay Zoltán
MTA Izotópkutató Intézet, Felületkémia és Katalizátorkutató Osztály
Az előadás a heterogén katalízis szemszögéből tárgyalja a felületek analitikáját olyan módon, hogy a vágyak ismertetése után példákon mutatja be néhány modern felületvizsgálati módszer lehetőségeit, korlátjait valamint, hogy a mérés mennyiben változtatja meg a vizsgált rendszert. Megmutatja, hogy az elmúlt 10-20 évben lehetővé vált a katalizátorok valós működési körülmények közötti vizsgálata és ez mennyiben változtatta meg elképzeléseinket a heterogén katalízisről.
Vágyak
A heterogén katalízisben a katalizátor működése közben, azaz „operando” körülmények között kellene atomi méretekben és a molekularezgések időskáláján „filmet” készíteni mind a reaktánsokról mind a katalizátorról, részletesen megmutatva hogyan és milyen lépéseken keresztül történik az átalakulás, melyek a katalizátor felületén az aktív specieszek és melyek „nézők”, vagyis a reakcióban részt nem vevő képződmények. Ide kell érteni azt is, hogyan változik maga a katalizátor, léteznek-e a felületén jól meghatározott aktív helyek, azok hogyan alakulnak ki és hogyan változnak a katalitikus ciklusban.
Lehetőségek
A vágyakat jelenleg egyszerre nem lehet teljesíteni, de egyes részleteket igen. Legfőképp az időfelbontás a gond, mivel a szóbajöhető módszerek messze elmaradnak az elemi lépések időskálájától, a 10-12 – 10-13 s időfelbontástól. Térbeli felbontásban valamivel jobb a helyzet, mivel ?m felbontás több módszerrel elérhető; STM pedig közel atomi felbontást képes adni, egyes esetekben operando körülmények között is.
Operando körülmények között a „foton be – foton ki” módszerek a leghatékonyabbak. Ezek közül is több módszer egyidejű alkalmazásával lehet a legtöbb információt kapni. Ide tartozik, a teljesség igénye nélkül, a lézer-Raman spektroszkópia (LRS), a látható-ultraibolya spektroszkópia (UV-vis), diffúz reflexiós infravörös spektroszkópia (DRIFT), összegkeltési spektroszkópia (SFG), fázismodulált infravörös reflexiós-abszorpciós spektroszkópia (PM-IRAS) egyes eseteben az EPR és az XAFS, Mössbauer spektroszkópia és a pozitron annihilációs tomográfia (PET). Néhány esetben a „foton be - részecske ki” módszert is lehet alkalmazni, de csak relatíve kis, néhány tized mbar nyomáson. Ilyen a fotoemissziós mikroszkópia (PEEM) és a fotoelektron spektroszkópia (XPS)