Reactions of nickel (Nin, n=3–10), palladium (Pdn, n=3–8), and platinum (Ptn, n=3–7) cluster anions are investigated in a flow tube reactor. Rate coefficients are measured for reactions with N2, O2, CO2, and N2O. Reactions with O2, CO2, and N2O have rates that are greater than 10% of the collision rate for most clusters of four atoms or larger, while N2 reactions generally exhibit much lower reaction efficiencies. All the reactions studied show a strong dependence on cluster elemental composition. Many of the palladium cluster reactions are significantly faster than the corresponding nickel and platinum cluster reactions, while Nin and Ptn have similar rate coefficients. Pt6 is observed to have anomalously low rate constants for reactions with N2, CO2, and N2O compared to neighboring platinum clusters sizes and the nickel and palladium hexamers. N2, CO2, and O2 reactions are generally association reactions with varying degrees of cluster fragmentation observed. N2O reactions result in sequential addition of O atoms to the cluster. The extent of cluster fragmentation for the various reagents can be correlated with the estimated exothermicities of the adsorption processes.

1.
T. D.
Klots
,
B. J.
Winter
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
92
,
2110
2111
(
1990
).
2.
E. K.
Parks
,
B. J.
Winter
,
T. D.
Klots
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
94
,
1882
1902
(
1991
).
3.
B. J.
Winter
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
94
,
8618
8621
(
1991
).
4.
T. D.
Klots
,
B. J.
Winter
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
95
,
8919
8930
(
1991
).
5.
B. J.
Winter
,
T. D.
Klots
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
Z. Phys. D.
19
,
375
380
(
1991
).
6.
E. K.
Parks
,
B. J.
Winter
,
T. D.
Klots
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
96
,
8267
8274
(
1992
).
7.
E. K.
Parks
and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
99
,
5898
5904
(
1993
).
8.
D. M.
Cox
,
K. C.
Reichmann
,
D. J.
Trevor
, and
A.
Kaldor
,
J. Chem. Phys.
88
,
111
(
1988
).
9.
M. R.
Zakin
,
R. O.
Brickman
,
D. M.
Cox
, and
A.
Kaldor
,
J. Chem. Phys.
88
,
6605
6610
(
1988
).
10.
A.
Kaldor
and
D. M.
Cox
,
J. Chem. Soc. Faraday Trans.
86
,
2459
(
1990
).
11.
A.
Kaldor
and
D. M.
Cox
,
Pure Appl. Chem.
62
,
79
88
(
1990
).
12.
A.
Kaldor
and
D. M.
Cox
,
High Temp. Sci.
27
,
1
17
(
1990
).
13.
D. M.
Cox
,
R.
Brickman
,
K.
Creegan
, and
A.
Kaldor
,
Z. Phys. D
19
,
353
355
(
1991
).
14.
B. C.
Guo
,
K. P.
Kerns
, and
A. W.
Castleman
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
96
,
8177
8186
(
1992
).
15.
P.
Fayet
,
M. J.
McGlinchley
and
L. H.
Wöste
,
J. Am. Chem. Soc.
109
,
1733
(
1987
).
16.
X.
Ren
,
P. A.
Hintz
, and
K. M.
Ervin
,
J. Chem. Phys.
99
,
3575
(
1993
).
17.
P. A.
Hintz
and
K. M.
Ervin
,
J. Chem. Phys.
100
,
5715
(
1994
).
18.
M. D.
Morse
,
M. E.
Geusic
,
J. R.
Heath
, and
R. E.
Smalley
,
J. Chem. Phys.
83
,
2293
2304
(
1985
).
19.
W. F.
Hoffman
, III
,
E. K.
Parks
,
G. C.
Nieman
,
L. G.
Pobo
, and
S. J.
Riley
,
Z. Phys. D
7
,
83
89
(
1987
).
20.
E. K.
Parks
,
T. D.
Klots
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
92
,
3813
3826
(
1990
).
21.
B. J.
Winter
,
T. D.
Klots
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
Z. Phys. D
19
,
381
394
(
1991
).
22.
D. J.
Trevor
,
R. L.
Whetten
,
D. M.
Cox
, and
A.
Kaldor
,
J. Am. Chem. Soc.
1985
,
518
519
(
1985
).
23.
D. J.
Trevor
,
D. M.
Cox
, and
A.
Kaldor
,
J. Am. Chem. Soc.
112
,
3742
3749
(
1990
).
24.
P.
Fayet
,
A.
Kaldor
, and
D. M.
Cox
,
J. Chem. Phys.
92
,
254
261
(
1990
).
25.
M. P.
Irion
and
A.
Selinger
,
Ber. Bunsenges. Phys. Chem.
93
,
1408
(
1989
).
26.
M. P.
Irion
,
P.
Schnabel
, and
A.
Selinger
,
Ber. Bunseges. Phys. Chem.
94
,
1291
(
1990
).
27.
M. P.
Irion
,
A.
Selinger
, and
P.
Schnabel
,
Z. Phys. D
19
,
393
(
1991
).
28.
T. F.
Magnera
,
D. E.
David
, and
J.
Michl
,
J. Am. Chem. Soc.
109
,
936
938
(
1987
).
29.
M. B.
Knickelbein
and
W. J. C.
Menezes
,
J. Phys. Chem.
96
,
6611
(
1992
).
30.
L.
Lian
,
C. X.
Su
, and
P. B.
Armentrout
,
J. Chem. Phys.
96
,
7542
(
1992
).
31.
K. M.
Ervin
,
J.
Ho
, and
W. C.
Lineberger
,
J. Chem. Phys.
89
,
4514
4521
(
1988
).
32.
G.
Ganteför
,
M.
Gausa
,
K.-H.
Meiwes-Broer
, and
H. O.
Lutz
,
J. Chem. Soc. Faraday Trans.
86
,
2483
2488
(
1990
).
33.
M. B.
Knickelbein
,
J. Chem. Phys.
99
,
2377
2382
(
1993
).
34.
R. C.
Baetzold
,
J. Chem. Phys.
55
,
4363
4370
(
1971
).
35.
R. C.
Baetzold
and
R. E.
Mack
,
J. Chem. Phys.
62
,
1513
1520
(
1975
).
36.
R. P.
Messmer
,
S. K.
Knudson
,
K. H.
Johnson
,
J. B.
Diamond
, and
C. Y.
Yang
,
Phys. Rev. B
13
,
1396
1415
(
1976
).
37.
A. B.
Anderson
,
J. Chem. Phys.
64
,
4046
4055
(
1976
).
38.
C. F.
Melius
,
T. H.
Upton
, and
W. A.
Goddard
, III
,
Solid State Commun.
28
,
501
504
(
1978
).
39.
H.
Basch
,
M. D.
Newton
, and
J. W.
Moskowitz
,
J. Chem. Phys.
73
,
4492
4509
(
1980
).
40.
R.
Hoogewijs
,
G.
Dalmai
, and
J.
Vennik
,
Phys. Status Solidi A
59
,
461
468
(
1980
).
41.
Ch.
Opitz
and
H.
Müller
,
Z. Phys. Chem. Leipzig
267
,
731
736
(
1986
).
42.
H.-P.
Cheng
and
D. E.
Ellis
,
J. Chem. Phys.
94
,
3735
3747
(
1991
).
43.
M. A.
Nygren
,
P. E. M.
Siegbahn
,
U.
Wahlgren
, and
H.
Akeby
,
J. Phys. Chem.
96
,
3633
3640
(
1992
).
44.
M. R. A.
Blomberg
and
P. E. M.
Siegbahn
,
J. Am. Chem. Soc.
115
,
6908
6915
(
1993
).
45.
M. S.
Stave
and
A. E.
DePristo
,
J. Chem. Phys.
97
,
3386
3398
(
1992
).
46.
L.
Yang
and
A. E.
DePristo
,
J. Chem. Phys.
100
,
725
728
(
1994
).
47.
X.
Ren
and
K. M.
Ervin
,
Chem. Phys. Lett.
198
,
229
235
(
1992
).
48.
T. H.
Lee
and
K. M.
Ervin
,
J. Phys. Chem.
98
,
10
023
(
1994
).
49.
C. N. R.
Rao
and
G.
Ranga Rao
,
Surf. Sci. Rep.
13
,
221
263
(
1991
).
50.
K.
Horn
,
J.
DiNardo
,
W.
Eberhardt
,
H.-J.
Freund
, and
E. W.
Plummer
,
Surf. Sci.
118
,
465
495
(
1982
).
51.
M.
Grunze
,
P. A.
Dowben
, and
R. G.
Jones
,
Surf. Sci.
141
,
455
472
(
1984
).
52.
P. A.
Dowben
,
Y.
Sakisaka
, and
T. N.
Rhodin
,
Surf. Sci.
147
,
89
102
(
1984
).
53.
Y.
Kuwahara
,
M.
Jo
,
H.
Tsuda
,
M.
Onchi
, and
M.
Nishijima
,
Surf. Sci.
180
,
421
432
(
1987
).
54.
Y.
Kuwahara
,
M.
Fujisawa
,
M.
Jo
,
M.
Onchi
, and
M.
Nishijima
,
Surf. Sci.
188
,
490
504
(
1987
).
55.
Y.
Kuwahara
,
M.
Fujisawa
,
M.
Onchi
, and
M.
Nishijima
,
Surf. Sci.
207
,
17
35
(
1988
).
56.
A.
Berkó
and
F.
Solymosi
,
Appl. Surf. Sci.
55
,
193
202
(
1992
).
57.
M.
Bertolo
and
M.
Jacobi
,
Surf. Sci.
265
,
1
11
(
1992
).
58.
M.
Wilf
and
P. T.
Dawson
,
Surf. Sci.
60
,
561
581
(
1976
).
59.
D.
Sellman
,
Ang. Chem. Int’l Ed.
13
,
639
649
(
1974
).
60.
J.
Chatt
,
J. R.
Dilworth
, and
R. L.
Richards
,
Chem. Rev.
78
,
589
625
(
1978
).
61.
T.
Yamabe
,
K.
Hori
,
T.
Minato
, and
K.
Fukui
,
Inorg. Chem.
19
,
2154
(
1980
).
62.
H.
Huber
,
E. P.
Kündig
,
M.
Moskovits
, and
G. A.
Ozin
,
J. Am. Chem. Soc.
95
,
332
344
(
1973
).
63.
G. A.
Ozin
and
W. E.
Klotzbücher
,
J. Am. Chem. Soc.
97
,
3965
3974
(
1975
).
64.
S. G.
Lias
,
J. E.
Bartmess
,
J. F.
Liebman
,
J. L.
Holmes
,
R. D.
Levin
, and
W. G.
Mallard
,
J. Phys. Chem. Ref. Data
17
, Suppl.
1
(
1988
).
65.
M.
Grunze
,
R. K.
Driscoll
,
G. N.
Burland
,
J. C. L.
Gomish
, and
J.
Pritchard
,
Surf. Sci.
89
,
381
(
1979
).
66.
D. A.
King
,
Surf. Sci.
9
,
375
395
(
1968
).
67.
G. A. Somorjai, Chemistry in Two Dimensions: Surfaces (Cornell Univ. Press, Ithaca, NY, 1981).
68.
M. R. A.
Blomberg
and
P. E. M.
Siegbahn
,
Chem. Phys. Lett.
179
,
524
530
(
1991
).
69.
J. P. Collman, L. S. Hegedus, J. R. Norton, and R. G. Finke, Principles and Applications of Organotransition Metal Chemistry (University Sci ence, Mill Valley, CA, 1987).
70.
C. N. R.
Rao
,
P. V.
Kamath
, and
S.
Yashanath
,
Chem. Phys. Lett.
88
,
13
(
1982
).
71.
P.
Vishnu Kamath
and
C. N. R.
Rao
,
J. Phys. Chem.
88
,
464
469
(
1984
).
72.
T.
Engel
,
J. Chem. Phys.
69
,
373
385
(
1978
).
73.
J.
Schmidt
,
Ch.
Stuhlmann
, and
H.
Ibach
,
Surf. Sci.
284
,
121
128
(
1993
).
74.
D.
Brennan
,
D. O.
Hayward
, and
B. M. W.
Trapnell
,
Proc. R. Soc. London Ser. A
256
,
81
105
(
1960
).
75.
D. A.
Hoffman
and
J. B.
Hudson
,
Surf. Sci.
180
,
77
88
(
1987
).
76.
J.
Kiss
,
D.
Lennon
,
S. K.
Jo
, and
J. M.
White
,
J. Phys. Chem.
95
,
8054
8059
(
1991
).
77.
J.
Kiss
and
J. M.
White
,
J. Phys. Chem.
95
,
7852
7857
(
1991
).
78.
K.
Sawabe
and
Y.
Matsumoto
,
Chem. Phys. Lett.
194
,
45
50
(
1992
).
79.
N. R.
Avery
,
Surf. Sci.
131
,
501
510
(
1983
).
80.
D. E. A.
Gordon
and
R. M.
Lambert
,
Surf. Sci.
287/288
,
114
118
(
1993
).
81.
Z. M.
Liu
,
Y.
Zhou
,
F.
Solymosi
, and
J. M.
White
,
Surf. Sci.
245
,
289
(
1991
).
82.
M. F. H.
van Tol
,
A.
Gielbert
,
R. M.
Wolf
,
A. B. K.
Lie
, and
B. E.
Neiuwenhuys
,
Surf. Sci.
3287/288
,
201
(
1993
).
83.
K. C. C.
Khara
and
L. F.
Dahl
,
Adv. Chem. Phys.
70
,
1
(
1988
).
84.
L.
Zhu
,
J.
Ho
,
E. K.
Parks
, and
S. J.
Riley
,
J. Chem. Phys.
98
,
2798
2804
(
1993
).
85.
J. C.
Calabrese
,
L. F.
Dahl
,
P.
Chini
,
G.
Longoni
, and
S.
Martinengo
,
J. Am. Chem. Soc.
96
,
2614
(
1974
).
86.
J. C.
Calabrese
,
L. F.
Dahl
,
A.
Cavalieri
,
P.
Chini
,
G.
Longoni
, and
S.
Martinengo
,
J. Am. Chem. Soc.
96
,
2616
(
1974
).
87.
G.
Longoni
,
P.
Chini
, and
A.
Cavalieri
,
Inorg. Chem.
15
,
3025
(
1976
).
88.
G.
Longoni
and
P.
Chini
,
J. Am. Chem. Soc.
98
,
7225
(
1976
).
89.
G.
Nagaki
,
L. D.
Lower
,
G.
Longoni
,
P.
Chini
, and
L. F.
Dahl
,
Organometallics
5
,
1764
(
1986
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.