Atomically adsorbed hydrogen is a prerequisite for acrolein hydrogenation over silver particles. With density functional models, the dissociative adsorption of H2 on silver was calculated endothermic, with an activation barrier of ~120 kJ/mol. Oxygen binds strongly on silver and the dissociative adsorption of H2 on oxygen-modified surfaces, like p(nx1)O/Ag(110), Ooss/Ag(111) and O/Ag(110), is highly exothermic, with calculated barriers from ~70 kJ/mol to as low as 10 kJ/mol. The most efficient mechanism for hydrogen activation found, identified by the model studies, is near isolated O atoms at Ag(110) where each oxygen produces two adsorbed H atoms while oxygen is removed as water. The mechanism of acrolein hydrogenation to propenol or propanal was modelled on O/Ag(110) and Ooss/Ag(111). The calculated barriers suggest that the model with subsurface oxygen yields a high selectivity to allyl alcohol, as found in experiment.
Translated abstract:
Zur Acroleinhydrierung über Silber sind adsorbierte Wasserstoffatome nötig. Mit Dichtefunktionalmodellen wurde die dissoziative Adsorption von H2 als endotherm berechnet, mit Aktivierungsbarrieren von ~120 kJ/mol. Sauerstoff bindet stark an Silber; an Sauerstoff–modifizierten Oberflächen, wie p(nx1)O/Ag(110), Ooss/Ag(111) oder O/Ag(110), ist die Aktivierung von Wasserstoff deutlich exotherm mit berechneten Barrieren von 10–70 kJ/mol. Gemäß Modellen erfolgt die Aktivierung von H2 am effizientesten nahe isolierten O-Zentren auf Ag(110), wobei jedes Zentrum zwei adsorbierte H-Atome erzeugt, während Sauerstoff in Form von Wasser von der Oberfläche verschwindet. Die Acroleinhydrierung zu Propenol oder Propanal wurde für die Oberflächen O/Ag(110) und Ooss/Ag(111) modelliert. Die berechneten Barrieren deuten darauf hin, dass O-Zentren unter der Oberfläche eine hohe Selektivität für allylischen Alkohol aufweisen, ähnlich den experimentelle Befunden.
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