Dokument:
In situ STM Untersuchungen zur
anodischen Deckschichtbildung auf
niedrig indizierten Kupfer Einkristalloberflächen
in alkalischer Lösung
| Titel: | In situ STM Untersuchungen zur anodischen Deckschichtbildung auf niedrig indizierten Kupfer Einkristalloberflächen in alkalischer Lösung | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2215 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20021106-000215-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kunze, Julia [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Strehblow, Hans-Henning [Gutachter] Prof. Dr. Staikov, Georgi [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Kupfer, anodische Oxide, Hydroxid,Chlorid, Oberfläche, Struktur, STM, Rastertunnelmikroskopie, Cu(111),Cu(001) copper, anodic oxides, hydroxide, chloride, surface, structure,STM, scanning tunneling microscopy, Cu(111), Cu(001) | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Struktur anodischer Oxide und deren Vorstufen wurden an den drei
niedrig indizierten Kupfer Einkristalloberflächen Cu(111), Cu(001)
und Cu(011) durch STM Messungen untersucht. Es konnte gezeigt werden,
dass die anodische Oxidation durch die Bildung einer geordneten Precursor
Phase adsorbierten Hydroxids im Unterpotentialbereich der Oxidation
vorbereitet wird. Während der OH Adsorption rekonstruiert die
oberste Lage der metallischen Cu Oberfläche, um sich der Struktur
des Cu Teilgitters im Cu(I)Oxid strukturell anzupassen. Untersuchungen
der OH Adsorbatstruktur in NaOH-Lösungen mit Chloridzusatz haben zu
einer eindeutigen Aufklärung der Precursor Adsorbatstruktur auf
Cu(111) geführt. Die Cu(I) Oxide wachsen epitaktisch auf Cu(111),
Cu(001) und Cu(011), entsprechend dem jeweils unterliegenden Substrat
auf. Sie sind kristallin und, aufgrund des großen misfits zwischen
Oxidgitter und Substratgitter, facettiert. Bei Zugabe von Chloriden
zeigen die Terrassenkanten des Cu(I)Oxides eingekerbte Bereiche, was auf
lokale Auflösung des Oxides durch den Chlorideinfluss
zurückzuführen ist. Auf Cu(111), Cu(001) und Cu(011) werden im Potentialbereich der Duplexschichtbildung kristalline Cu(II)Oxide beobachtet. Die Orientierung von CuO ist dabei, unabhängig von der Orientierung der Substratunterfläche, stets (001). Stabilisierende Adsorption von Hydroxidionen kann die Orientierung von CuO beeinflussen, wodurch es immer zur Ausbildung einer (001) orientierten Schicht kommt. Allein auf Cu(001) werden neben kristallinem Cu(II) Oxid auch feinkörnige, amorph erscheinende Schichten beobachtet. Sie werden als Cu(II) Hydroxid Anteil der Duplexschicht interpretiert, der sich als äußere Fällungsschicht bildet. Durch Variation der Tunnelbedingungen kann im STM Experiment gezeigt werden, dass Cu(II)Oxid und Cu(II)Hydroxid, aufgrund ihrer verschiedenen Bildungsmechanismen, räumlich getrennt übereinander angeordnet sind. In situ electrochemical Scanning Tunneling Microscopy (STM) measurements of the anodic oxidation of copper in 0.1 M NaOH are reported. Anodic oxidation is preceded by the formation of an ordered precursor phase of adsorbed OH in the underpotential range of oxidation. In this adsorbed phase, the copper surface reconstructs to mimic the structural arrangement of the Cu(I) oxide. The examination of the influence of chloride on the OH adsorption process gives insight in the mechanism of the surface reconstruction which prepares the oxide formation. In the potential range of Cu(I)oxidation, Cu(I)oxide films are formed with faceted, and most likely hydroxylated, surfaces. The nucleation, growth and crystallization of this Cu(I)oxides depend on the overpotential of oxidation. At low overpotential, poorly crystallized and one monolayer thick islands covering partially the substrate are formed after preferential nucleation at step edges. At higher overpotential, well-crystallized and several monolayer thick films are formed, and the step edges are not preferential sites of nucleation. In the potential range of Cu(II) oxidation, Cu(I)/Cu(II) duplex passive films are formed. The outer Cu(II) part of the duplex film formed on both substrates is crystalline with a detailed terrace and step topography. The observed lattices are consistent with a bulk- like terminated CuO(001) surface on both substrates. This common orientation is explained by the hydroxylation of the otherwise polar and unstable oxide surface at the passive film / electrolyte interface. The epitaxy of the oxide layers is governed by the parallel alignment of the close packed directions of the Cu(II)oxide outer layers and Cu(I) oxide inner layers on both substrates. A granular and amorphous layer covering the crystalline CuO(001) oxide has been observed on Cu(001) but not on Cu(111). It is assigned to a film of copper hydroxide corrosion products formed by a dissolution- precipitation mechanism. By varying the tunneling conditions it can be shown that Cu(II)oxide and Cu(II)hydroxide are arranged one upon the other in the outer passive film. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 06.11.2002 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 06.11.2002 | |||||||
| Datum der Promotion: | 06.11.2002 |
