Dokument: Optische und elektrochemische Untersuchungen zur Wasserstoffentwicklung auf Silber-, Platin- und Gold-Einkristallen

Titel:	Optische und elektrochemische Untersuchungen zur Wasserstoffentwicklung auf Silber-, Platin- und Gold-Einkristallen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2595
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030729-000595-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Tölle, Ralf [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,20 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Otto, Andreas [Gutachter] Prof. Dr. Schierbaum, Klaus [Gutachter]
Stichwörter:	Wasserstoffentwicklung, Elektroreflexion, Silber, Platin, GoldHydrogen evolution, silver, platin, gold
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibung:	Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Einsatzpotentiale der Wasserstoffentwicklung auf Ag(111), Ag(100), Pt(111) und Au(111) bestimmt. Neben den reinen Oberflächen wurden die elektrochemischen Eigenschaften dünner Filme auf diesen Einkristallen untersucht. Dazu wurden das Verhalten der Elektroden auf pH-Wert-Änderungen sowie eines Wechsels des Anions untersucht. Ag(111) und Ag(100) zeigen in perchlorathaltigen, sulfathaltigen und hexafluorophosphat-haltigen neutralen Elektrolyten eine kristallographische Abhängigkeit des Einsatzpotentials der Wasserstoffentwicklung. Das in dieser Arbeit untersuchte System Ag(111) / Ag(100) in einem 50 mM KPF6 Elektrolyten ist das bisher erste bekannte, in dem die (100) Oberfläche des Silbers das niedrigere Überpotential zur Wasserstoffentwicklung zeigt. In den beiden weiteren Elektrolyten beginnt die HER auf der (111) Oberfläche anodisch zur (100) Oberfläche. Der Vergleich der einzelnen Kristallorientierungen zeigt, dass die Überspannung der Wasserstoffentwicklung in Abhängigkeit der Anionensorte in der Reihenfolge steigt. Dünne Platinfilme im Monolagen-Bereich wurden elektrochemisch und im UHV auf Ag(111) aufgebracht. Das Einsatzpotential der Wasserstoffentwicklungsreaktion fällt mit steigender Platinschichtdicke exponentiell ab. Es konnte gezeigt werden, dass die dünnen Platinschichten bis Schichtdicken von 20 Monolagen nur partiell die elektrochemischen Eigenschaften einer reinen Platinoberfläche zeigen. Die Wasserstoff-Unterpotentialabscheidung sowie die Anionenadsorption bleibt inhibiert. Dagegen wird bei einer Schichtdicken von 10 Monolagen Platin aus dem Vakuum das Einsatzpotential der Wasserstoffentwicklung einer reinen Platinoberfläche erreicht. Elektrochemisch abgeschiedene Platinschichten verringern das Überpotential des Silbersubstrats nicht so effektiv wie Schichten die im UHV aufgebracht wurden. Durch STM Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Platinatome bei einer Vakuumbeschichtung in die Silberoberfläche wandern, während elektrochemisch abgeschiedenes Platin auf der Oberfläche verbleibt. Ein Vergleich mit aufgedampften Platin-schichten auf Au(111) zeigt, dass in diesem System aufgrund der geringeren Substrat / Adsorbat-Wechselwirkung das Platin auf der Oberfläche bleibt und schon bei einer Platinschichtdicke von 1,25 Monolagen die elektrochemischen Eigenschaften einer polykristallinen Pt-Elektrode erhalten werden. Auch wird die H-UPD und die Sulfatadsorption durch das Goldsubstrat nicht inhibiert. Elektroreflexionsspektren des Systems Platin auf Silber ergeben, dass die Methode nach der die Platinschichten aufgebracht werden, deutliche Unterschiede in den resultierenden Spektren ergeben. Aufgedampfte Platinschichten führen zu einer erhöhten Empfindlichkeit im Bereich der Plasmakante des Silbers auf Potentialänderungen. Gleichzeitig erhält man im Spektralbereich der Interband-Übergänge ein unstrukturiertes Spektrum, das im Gegensatz zu einer Ag(111) Oberfläche keine Struktur während der Wasserstoffentwicklung zeigt. Mit steigender Platinschichtdicke entsteht eine immer ausgeprägtere langwellige Schulter mit einem Vorzeichenwechsel bei 650 nm. Die Elektroreflexion auf elektrochemisch abgeschiedenen Platinschichten zeigt nur eine geringe Potentialabhängigkeit. Im Vergleich zu im Vakuum aufgebrachten Schichten findet man nicht so ausgeprägte Maxima und die Spektren gleichen stark der Elektroreflexion auf einer reinen Platinoberfläche. Diese Ergebnis steht jedoch im Gegensatz zu den elektrochemischen Eigenschaften der galvanisch aufgebrachten Schichten. Das bedeutet, dass der Durchgriff der Schichten aus der Lösung auf die Wasserstoffentwicklung gering ist, die Elektroreflexion nahezu bulk-Platin Eigenschaften zeigt.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik
Dokument erstellt am:	29.07.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	16.01.2003
Datum der Promotion:	16.01.2003