Zur Promotion katalytischer Reaktionen durch akustische Oberflächenwellen

Akustische Oberflächenwellen (engl. Surface Acoustic Waves, SAWs) ermöglichen die Manipulation von Oberflächen mit potenziellen Anwendungen in der Katalyse, der Sensorik und der Nanotechnologie. Es wurde gezeigt, dass SAWs bei vielen Oxidations‐ und Zersetzungsreaktionen an metallischen und oxidischen Katalysatoren deren Aktivität und Selektivität erhöhen. Der Reaktionsmechanismus konnte jedoch bis heute nicht eindeutig geklärt werden. Mit Hilfe der stroboskopischen Röntgen‐Photoelektronenspektroskopie konnten wir eine Änderung der Austrittsarbeit im Sub‐Nanosekundenbereich während der Ausbreitung von 500 MHz‐SAW auf einer 9 nm dicken Platinschicht nachweisen. Wir bestimmen die Austrittsarbeitsänderung auf 455 μeV. Eine so geringe Variation schließt aus, dass elektronische Effekte durch elastische Verformung (Dehnung) eine große Rolle bei der SAW‐induzierten Promotion von katalytischen Reaktionen spielen. Ausserdem wurde gezeigt, dass die SAW‐induzierte Vermischung einer fünf Monolagen dicken Rh‐Schicht mit dem polykristallinen Platinsubstrat auf eine erhöhte thermische Diffusion zurückzuführen ist, die durch eine Erwärmung der Oberfläche um etwa 75 K bei der Anregung von SAW verursacht wird. Wir schlagen reversible strukturelle Veränderungen der Oberfläche als eine Hauptursache für die katalytische Promotion durch SAW vor.