Size and Structure Effects Controlling the Stability of the Liquid Organic Hydrogen Carrier Dodecahydro-N-ethylcarbazole during Dehydrogenation over Pt Model Catalysts.
Hydrogen can be stored conveniently using so-called liquid organic hydrogen carriers (LOHCs), for example, N-ethylcarbazole (NEC), which can be reversibly hydrogenated to dodecahydro-N-ethylcarbazole (H12-NEC). In this study, we focus on the dealkylation of H12-NEC, an undesired side reaction, which competes with dehydrogenation. The structural sensivity of dealkylation was studied by high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy (HR-XPS) on Al2O3-supported Pt model catalysts and Pt(111) single crystals. We show that the morphology of the Pt deposit strongly influences LOHC degradation via C-N bond breakage. On smaller, defect-rich Pt particles, the onset of dealkylation is shifted by 90 K to lower temperatures as compared to large, well-shaped particles and well-ordered Pt(111). We attribute these effects to a reduced activation barrier for C-N bond breakage at low-coordinated Pt sites, which are abundant on small Pt aggregates but are rare on large particles and single crystal surfaces.
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Max
M
Amende
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Christoph
C
Gleichweit
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Stefan
S
Schernich
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Oliver
O
Höfert
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Michael P A
MP
Lorenz
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Wei
W
Zhao
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Marcus
M
Koch
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Katharina
K
Obesser
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Christian
C
Papp
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Peter
P
Wasserscheid
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Hans-Peter
HP
Steinrück
†Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, ‡Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik, and §Erlangen Catalysis Resource Center, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Egerlandstrasse 3, 91058 Erlangen, Germany.
Jörg
J
Libuda
liquid organic hydrogen carrier; model catalysis; photoelectron spectroscopy; supported catalysts