The King and Wells molecular beam reflectivity method has been used for a quantum state resolved study of the dissociative chemisorption of CH4 on Pt(111) at several surface temperatures. Initial sticking coefficients S0 were measured for incident CH4 prepared both with a single quantum of ν3 antisymmetric stretch vibration by infrared laser pumping and without laser excitation. Vibrational excitation of the ν3 mode is observed to be less efficient than incident translational energy in promoting the dissociation reaction with a vibrational efficacy ην3 = 0.65. The initial state resolved sticking coefficient S 0 ν 3 was found to be independent of the surface temperature over the 50 kJ/mol to 120 kJ/mol translational energy range studied here. However, the surface temperature dependence of the King and Wells data reveals the migration of adsorbed carbon formed by CH4 dissociation on the Pt(111) surface leading to the growth of carbon particles.

1.
L. B. F.
Juurlink
,
D. R.
Killelea
, and
A. L.
Utz
,
Prog. Surf. Sci.
84
,
69
(
2009
).
2.
A. L.
Utz
,
Curr. Opin. Solid State Mater. Sci.
13
,
4
(
2009
).
3.
R. D.
Beck
and
A. L.
Utz
, in
Dynamics of Gas-Surface Interactions Atomic-Level Understanding of Scattering Processes at Surfaces
, edited by
R.
Dâiez Muiäno
and
H. F.
Busnengo
(
Springer
,
Berlin
,
2013
).
4.
H.
Chadwick
and
R. D.
Beck
,
Chem. Soc. Rev.
45
,
3576
(
2016
).
5.
R. D.
Beck
,
P.
Maroni
,
D. C.
Papageorgopoulos
,
T. T.
Dang
,
M. P.
Schmid
, and
T. R.
Rizzo
,
Science
302
,
98
(
2003
).
6.
R.
Bisson
,
M.
Sacchi
, and
R. D.
Beck
,
Phys. Rev. B
82
,
121404
(
2010
).
7.
P. M.
Hundt
,
M. E.
van Reijzen
,
H.
Ueta
, and
R. D.
Beck
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
1963
(
2014
).
8.
L. B. F.
Juurlink
,
R. R.
Smith
,
D. R.
Killelea
, and
A. L.
Utz
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
208303
(
2005
).
9.
N.
Chen
,
Y.
Huang
, and
A. L.
Utz
,
J. Phys. Chem. A
117
,
6250
(
2013
).
10.
L.
Chen
,
H.
Ueta
,
R.
Bisson
, and
R. D.
Beck
,
Faraday Discuss.
157
,
285
(
2012
).
11.
P. M.
Hundt
,
H.
Ueta
,
M. E.
van Reijzen
,
B.
Jiang
,
H.
Guo
, and
R. D.
Beck
,
J. Phys. Chem. A
119
,
12442
(
2015
).
12.
D. R.
Killelea
,
V. L.
Campbell
,
N. S.
Shuman
, and
A. L.
Utz
,
Science
319
,
790
(
2008
).
13.
B. L.
Yoder
,
R.
Bisson
, and
R. D.
Beck
,
Science
329
,
553
(
2010
).
14.
B. L.
Yoder
,
R.
Bisson
,
P. M.
Hundt
, and
R. D.
Beck
,
J. Chem. Phys.
135
,
224703
(
2011
).
15.
F.
Nattino
,
H.
Ueta
,
H.
Chadwick
,
M. E.
van Reijzen
,
R. D.
Beck
,
B.
Jackson
,
M. C.
van Hemert
, and
G.-J.
Kroes
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
1294
(
2014
).
16.
F.
Nattino
,
D.
Migliorini
,
G.-J.
Kroes
,
E.
Dombrowski
,
E. A.
High
,
D. R.
Killelea
, and
A. L.
Utz
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
2402
(
2016
).
17.
X. J.
Shen
,
A.
Lozano
,
W.
Dong
,
H. F.
Busnengo
, and
X. H.
Yan
,
Phys. Rev. Lett.
112
,
046101
(
2014
).
18.
A.
Lozano
,
X. J.
Shen
,
R.
Moiraghi
,
W.
Dong
, and
H. F.
Busnengo
,
Surf. Sci.
640
,
25
(
2015
).
19.
B.
Jiang
and
H.
Guo
,
J. Phys. Chem. C
120
,
8220
(
2016
).
20.
B.
Jiang
,
M.
Yang
,
D.
Xie
, and
H.
Guo
,
Chem. Soc. Rev.
45
,
3621
(
2016
).
21.
H.
Ueta
,
L.
Chen
,
R. D.
Beck
,
I.
Colon-Diaz
, and
B.
Jackson
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
15
,
20526
(
2013
).
22.
V. L.
Campbell
,
N.
Chen
,
H.
Guo
,
B.
Jackson
, and
A. L.
Utz
,
J. Phys. Chem. A
119
,
12434
(
2015
).
23.
P. M.
Hundt
,
B.
Jiang
,
M. E.
van Reijzen
,
H.
Guo
, and
R. D.
Beck
,
Science
344
,
504
(
2014
).
24.
E.
Dombrowski
,
E.
Peterson
,
D.
Del Sesto
, and
A. L.
Utz
,
Catal. Today
244
,
10
(
2015
).
25.
D. R.
Killelea
,
V. L.
Campbell
,
N. S.
Shuman
,
R. R.
Smith
, and
A. L.
Utz
,
J. Phys. Chem. C
113
,
20618
(
2009
).
26.
D. A.
King
and
M. G.
Wells
,
Surf. Sci.
29
,
454
(
1972
).
27.
C. R.
Arumainayagam
,
M. C.
McMaster
,
G. R.
Schoofs
, and
R. J.
Madix
,
Surf. Sci.
222
,
213
(
1989
).
28.
L.
Chen
,
H.
Ueta
,
H.
Chadwick
, and
R. D.
Beck
,
J. Phys. Chem. C
119
,
14499
(
2015
).
29.
C. R.
Arumainayagam
,
G. R.
Schoofs
,
M. C.
McMaster
, and
R. J.
Madix
,
J. Phys. Chem.
95
,
1041
(
1991
).
30.
M. C.
McMaster
,
C. R.
Arumainayagam
, and
R. J.
Madix
,
Chem. Phys.
177
,
461
(
1993
).
31.
J. F.
Weaver
,
K. L.
Ho
,
M. A.
Krzyzowski
, and
R. J.
Madix
,
Surf. Sci.
400
,
11
(
1998
).
32.
J. F.
Weaver
and
R. J.
Madix
,
J. Chem. Phys.
110
,
10585
(
1999
).
33.
C.-L.
Kao
,
J. F.
Weaver
, and
R. J.
Madix
,
Surf. Sci.
505
,
115
(
2002
).
34.
C.-L.
Kao
and
R. J.
Madix
,
Surf. Sci.
557
,
215
(
2004
).
35.
G. R.
Schoofs
,
C. R.
Arumainayagam
,
M. C.
McMaster
, and
R. J.
Madix
,
Surf. Sci.
215
,
1
(
1989
).
36.
D. T. P.
Watson
,
J.
van Dijk
,
J. J. W.
Harris
, and
D. A.
King
,
Surf. Sci.
506
,
243
(
2002
).
37.
J. H.
Larsen
,
P. M.
Holmblad
, and
I.
Chorkendorff
,
J. Chem. Phys.
110
,
2637
(
1999
).
38.
P. M.
Holmblad
,
J.
Wambach
, and
I.
Chorkendorff
,
J. Chem. Phys.
102
,
8255
(
1995
).
39.
B.
Berenbak
,
B.
Riedmuller
,
D. A.
Butler
,
C. T.
Rettner
,
D. J.
Auerbach
,
S.
Stolte
, and
A. W.
Kleyn
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
2
,
919
(
2000
).
40.
B.
Berenbak
,
D. A.
Butler
,
B.
Riedmüller
,
D. C.
Papageorgopoulos
,
S.
Stolte
, and
A. W.
Kleyn
,
Surf. Sci.
414
,
271
(
1998
).
41.
A.
den Dunnen
,
S.
Wiegman
,
L.
Jacobse
, and
L. B. F.
Juurlink
,
J. Chem. Phys.
142
,
214708
(
2015
).
42.
L.
Jacobse
,
A.
den Dunnen
, and
L. B. F.
Juurlink
,
J. Chem. Phys.
143
,
014703
(
2015
).
43.
L.
Vattuone
,
M.
Rocca
,
C.
Boragno
, and
U.
Valbusa
,
J. Chem. Phys.
101
,
713
(
1994
).
44.
A.
Hopkinson
,
X. C.
Guo
,
J. M.
Bradley
, and
D. A.
King
,
J. Chem. Phys.
99
,
8262
(
1993
).
45.
J.
Liu
,
M.
Xu
,
T.
Nordmeyer
, and
F.
Zaera
,
J. Phys. Chem.
99
,
6167
(
1995
).
46.
P. M.
Hundt
,
R.
Bisson
, and
R. D.
Beck
,
J. Chem. Phys.
137
,
074701
(
2012
).
47.
R. R.
Smith
,
D. R.
Killelea
,
D. F.
DelSesto
, and
A. L.
Utz
,
Science
304
,
992
(
2004
).
48.
L.
Chen
,
H.
Ueta
,
R.
Bisson
, and
R. D.
Beck
,
Rev. Sci. Instrum.
84
,
053902
(
2013
).
49.
H.
Chadwick
,
P. M.
Hundt
,
M. E.
van Reijzen
,
B. L.
Yoder
, and
R. D.
Beck
,
J. Chem. Phys.
140
,
034321
(
2014
).
50.
D. H.
Fairbrother
,
X. D.
Peng
,
R.
Viswanathan
,
P. C.
Stair
,
M.
Trenary
, and
J.
Fan
,
Surf. Sci.
285
,
L455
(
1993
).
51.
D. H.
Fairbrother
,
X. D.
Peng
,
M.
Trenary
, and
P. C.
Stair
,
J. Chem. Soc., Faraday Trans.
91
,
3619
(
1995
).
52.
C.
Papp
,
T.
Fuhrmann
,
B.
Tränkenschuh
,
R.
Denecke
, and
H. P.
Steinrück
,
Chem. Phys. Lett.
442
,
176
(
2007
).
53.
E.
Herceg
,
H.
Celio
, and
M.
Trenary
,
Rev. Sci. Instrum.
75
,
2545
(
2004
).
54.
A. C.
Luntz
,
J. Chem. Phys.
113
,
6901
(
2000
).
55.
A. K.
Tiwari
,
S.
Nave
, and
B.
Jackson
,
J. Chem. Phys.
132
,
134702
(
2010
).
56.
B.
Jackson
and
S.
Nave
,
J. Chem. Phys.
138
,
174705
(
2013
).
57.
T. A.
Land
,
T.
Michely
,
R. J.
Behm
,
J. C.
Hemminger
, and
G.
Comsa
,
J. Chem. Phys.
97
,
6774
(
1992
).
58.
T.
Kondo
,
T.
Sasaki
, and
S.
Yamamoto
,
J. Chem. Phys.
116
,
7673
(
2002
).
59.
J. C.
Hamilton
and
J. M.
Blakely
,
J. Vac. Sci. Technol., A
15
,
559
(
1978
).
60.
M. Y.
Smirnov
,
V. V.
Gorodetskii
,
A. R.
Cholach
, and
D. Y.
Zemlyanov
,
Surf. Sci.
311
,
308
(
1994
).
You do not currently have access to this content.