Aufbau einer Molekularstrahlapparatur für oberflächenkinetische Untersuchungen

In dieser Arbeit wurde eine neu entworfene Ultrahochvakuum-Kammer für Experimente aufgebaut, die Molekularstrahltechniken und in situ Oberflächenspektroskopie kombinieren. Die Anlage wurde im speziellen für die Untersuchung der Reaktionskinetik und -dynamik auf komplexen Modellkatalysatorsystemen entwickelt, wofür bis zu drei Molekularstrahlen auf der Probenoberfläche zusammentreffen können. Messungen in der Gasphase erfolgten mittels Massenspektroskopie und der Nachweis oberflächengebundener Spezies mittels Fouriertransform-Infrarot-Spektroskopie. Als Modellkatalysatoren kamen zwei unter verschiedenen Bedingungen auf einem dünnen und geordneten Al2O3-Film, präpariert auf einem NiAl(110)-Einkristall, deponierte Pd-Partikelarten zum Einsatz. Die Untersuchung der Wechselwirkung von Sauerstoff mit den Pd-Teilchen, also die Messung der Sauerstoffhaftkoeffizienten und -aufnahme des Probensystems im Temperaturbereich zwischen 100 und 500 K, ergab, daß ab Temperaturen von etwa 250 K das System schnell hohe Mengen an Sauerstoff vereinnahmt und O2-Begasungen bei 400 bis 500 K den Oxidträger stark beeinflussen. Durch eine weitere Oxidation des NiAl-Substrats kommt es zu einer Zunahme des Al2O3-Films. Als Konsequenz muß das System vor den Experimenten zur Reaktivität mit Sauerstoff gesättigt und stabilisiert werden. Bei den Experimenten zur Wechselwirkung von CO mit dem Probensystem wurden sowohl Werte für CO-Desorptionsenergien durch Adsorptions- / Desorptionsmessungen als auch Aktivierungsenergien des Langmuir-Hinshelwood Reaktionsschrittes der CO-Oxidation gewonnen. Die Kinetik der CO-Oxidation wurde abhängig von der Pd-Teilchengröße und -struktur sowohl unter stationären als auch transienten Bedingungen in einem weiten Bereich von CO- und Sauerstoffstrahlflüssen und für verschiedene Probentemperaturen untersucht. Es erfolgte die Bestimmung der stationären CO2-Produktionsrate und gleichzeitig dazu die Bestimmung der Besetzung der verschiedenen CO-Adsorptionsplätze unter stationären Reaktionsbedingungen als Funktion des CO-Anteils im auftreffenden Gasfluß und der Oberflächentemperatur. Weiterhin wurde der Modellkatalysator systematisch bezüglich des transienten Reaktionsverhaltens unter kontinuierlichen O2- und modulierten CO-Strahlflußbedingungen untersucht. Abhängig vom CO-Flußanteil und der Temperatur ergaben sich verschiedene Typen von CO2-Transienten. Bezüglich der Abhängigkeit von der Pd-Teilchengröße und -struktur zeigten die Experimente, daß bei kleineren und damit unstrukturierteren Pd-Aggregaten eine veränderte Reaktivität vorliegt, die den modifizierten Adsorptionseigenschaften dieser Pd-Teilchen zugeschrieben wird.

Author dc:creator

• Meusel, Ingo

Advisor dc:contributor.advisor

• Libuda, Jörg

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-4368
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-534

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/831