Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 44, Numéro C10, Décembre 1983
Conférence Internationale sur Ellipsométrie et autres Méthodes Optiques pour l'Analyse des Surfaces et Films Minces / Ellipsometry and other Optical Methods for Surface and Thin Film Analysis
Page(s) C10-463 - C10-463
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:19831091
Conférence Internationale sur Ellipsométrie et autres Méthodes Optiques pour l'Analyse des Surfaces et Films Minces / Ellipsometry and other Optical Methods for Surface and Thin Film Analysis

J. Phys. Colloques 44 (1983) C10-463-C10-463

DOI: 10.1051/jphyscol:19831091

SURFACE ENHANCED RAMAN SPECTRA FROM OXYGEN ON SILVER

C. Pettenkofer, I. Pockrand et A. Otto

Physikalisches Institut III, Universität Düsseldorf, D-4000 Düsseldorf 1, F.R.G.


Résumé
L'argent est un important catalyseur pour l'époxydation de l'éthylène et la production de formaldéhyde à partir de méthanol. On ne sait pas encore avec certitude quelle est la forme d'oxygène adsorbée sur l'argent, active du point de vue catalytique. Par conséquent, nous avons commencé à étudier l'adsorption de l'oxygène sur des couches d'argent par spectroscopie Raman. Grâce à des recherches précédentes, en particulier par UPS /1/, nous savons que, pour de faibles expositions à l'oxygène moléculaire dans l'état de base, l'oxygène se fixe sur les couches d'argent évaporées, uniquement sur des sites de défauts. Ces sites sont abondants pour les couches deposées sous ultra-vide sur des supports refroidis à 120K. Les spectres Raman de ces films exposés à l'oxygène présentent des raies de vibration à 1053 cm-1 et 697cm-1, que nous attribuons au dioxygène sous forme superoxyde et péroxyde. Nous sommes capables de suivre la dissociation de ces espèces en atomes d'oxygène adsorbés, pendant le rechauffement des films, par spectroscopie Raman. Lorsqu'on expose les couches d'argent déposées à froid à l'oxygène alors que la pompe ionique est en marche, on obtient des raies Raman supplémentaires à 815 cm-1 et 1286 cm-1. Des études avec 18O2 montrent que l'adsorbat responsable est composé de, ou au moins contient, de l'oxygène. Nous proposons d'attribuer la raie à 815 cm-1 à la vibration d'étirement antisymétrique d'une espèce ozone, tandis que l'origine de la raie à 1286 cm-1 reste inconnue. En conclusion, notre étude montre que sur une surface d'argent active du point de vue catalytique, on peut trouver l'oxygène dans plus d'états d'adsorption, simples et multiatomiques, qu'il n'était jusqu'ici supposé.


Abstract
Silver is an important catalyst for the epoxidation of ethylene and the production of formaldehyd from methanol. It is not yet known with certainty which form of adsorbed oxygen on silver is the catalytically active one. Therefore we have started to study the adsorption of oxygen on silver films by Raman spectroscopy. From previous investigations, especially from UPS work /1/, we know that at low exposures of ground state molecular oxygen, oxygen sticks on evaporated silver films only at defect sites. These defect sites are abundant on films which are deposited in UHV on substrates cooled to 120K. Raman spectra of these oxygen exposed films display vibrational lines at 1053 cm-1 and 697 cm-1, which we assign to superoxidic and peroxidic dioxygen. We are able to follow the dissociation of these dioxygen species to adsorbed oxygen atoms during warming up of the films by multichannel Raman spectroscopy. Exposing the coldly deposited silver films to oxygen with the ion getter pump running leads to additional Raman lines at 815 cm-1 and 1286 cm-1. Investigations with 18O2 show that the responsible adsorbate is composed of or at least comprises oxygen. We tentatively assign the 815 cm-1 line to the antisymmetric stretching vibration of an ozonide species whereas the origin of the 1286 cm-1 vibration remains unknown. In summary our investigations show that oxygen on a catalytically active silver surface may occur in more states of single and multiatomic adsorption than so far assumed.