Abstract (German)
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Adsorptionsvorgänge von organischen Molekülen auf Kupferoberflächen zu untersuchen, und zu bewerten. Dabei lag das Augenmerk
auf dünnen, möglichst monomolekularen Schichten, welche reversibel an die Oberfläche aufgebracht werden.
Außerdem sollte mit der (E)QCM eine neue Messmethode etabliert und getestet werden.
Das Phänomen der Adsorption wurde zunächst ...
Abstract (German)
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Adsorptionsvorgänge von organischen Molekülen auf Kupferoberflächen zu untersuchen, und zu bewerten. Dabei lag das Augenmerk
auf dünnen, möglichst monomolekularen Schichten, welche reversibel an die Oberfläche aufgebracht werden.
Außerdem sollte mit der (E)QCM eine neue Messmethode etabliert und getestet werden.
Das Phänomen der Adsorption wurde zunächst näher erläutert, und auch einige technische Anwendungen hierfür aufgezeigt.
Adsorptionsisothermen erwiesen sich
als hervorragendes Instrument, um die Stärke der Adsorption des jeweiligen organischen Moleküls bzw. Polymers zu ermitteln.
Aus der Vielzahl an evaluierten organischen Inhibitoren wurde zunächst auf Benzotriazol (BTA), als eines der häufigst untersuchten Moleküle zurückgegriffen.
Als sinnvolle Untersuchungsmethode wurden Polarisationsmessungen gewählt.
Das Polymer Polyvinylimidazol (PVI) wurde ausgewählt, da es eine höhere thermische Stabilität besitzt, im Vergleich zu BTA.
Es zeigte sich, dass die in der Arbeitsgruppe entwickelte fis-QCM eingesetzt werden konnte, um die Adsorptionsvorgänge auf kupferbeschichteten Goldquarzen sichtbar zu machen.
Durch den Bau einer neuen Messzelle, kombiniert mit der hohen Temperaturstabilität konnten diese Vorgänge, welche auf Änderungen der Frequenz im
Bereich von nur 1 - 50 Hz beruhen, beobachtet werden.
Durch die Tatsache, dass es gelungen war, Adsorptionsvorgänge von organischen Molekülen bzw. Polymeren mithilfe der fis-QCM zu visualisieren, war es auch möglich die erhaltenen, kinetischen Kurven auszuwerten und zu analysieren. Es gelang, sowohl die Adsorption von BTA, als auch die Adsorption von PVI auf den kupferbeschichteten
Goldquarzen mithilfe der Langmuir Routine zu fitten und folglich energetische Aussagen aus den kinetischen Experimenten zu gewinnen.
Für die Adsorption von BTA, konnte der ermittelte Wert für die freie Gibbs´sche Energie der Adsorption mit Werten aus der Literatur, welche auf anderen Untersuchungsmethoden
beruhten, verglichen werden. Auch mit den Werten aus den
durchgeführten Polarisationsmessungen konnte ein Vergleich stattfinden. Es zeigte sich eine gute Übereinstimmung dieser Werte.
Für PVI wurde durch die kinetischen Aufnahmen mit der fis-QCM ein bisher einmaliger Wert für die freie Gibbs´sche Energie der Adsorption zur Literatur hinzugefügt. Folglich konnte kein Vergleich des Ergebnisses mit der Literatur stattfinden.
Die große Abweichung der beiden Werte für PVI ist auf das
aus der Literatur bekannte Phänomen zurückzuführen, dass Polymere zu keiner vollständigen Bedeckung der Oberfläche neigen. Dieser Fakt wirkt sich bei den Polarisationsmessungen, bei der Berechnung der freien Gibbs´schen Energie der Adsorption deutlich aus.
Translation of the abstract (English)
Studying adsorption of organic compounds onto copper surfaces was the target of this thesis. The focus was on thin monolayers adsorbed on the surface.
Also the use of (E)QCM as a novel method should be evaluated.
At the beginning the meaning of adsorption was introduced and an insight into some technical applications was given. Adsorption isotherms have been proven as a powerful method to ...
Translation of the abstract (English)
Studying adsorption of organic compounds onto copper surfaces was the target of this thesis. The focus was on thin monolayers adsorbed on the surface.
Also the use of (E)QCM as a novel method should be evaluated.
At the beginning the meaning of adsorption was introduced and an insight into some technical applications was given. Adsorption isotherms have been proven as a powerful method to characterize the strength of adsorption for different organic compounds.
Benzotriazole (BTA) is one of the best studied inhibitors in this field and was chosen for the polarization studies. Polyvinyimidazole (PVI) shows higher thermal stability than BTA and was therefore also chosen for the studies.
The recently developed fis-QCM could be used to monitor adsorption of the organic compounds on copper plated gold quartzes.
Combining temperature stability and construction of a novel measurement cell, changes of resonance frequency in a range of 1 – 50 Hz could be detected. This was the key to monitor the adsorption of organic compounds which was necessary to analyze and fit the received kinetic data. By using the Langmuir isotherm the observed adsorption processes could be analyzed and values for the free adsorption energy could be calculated.
The values of free adsorption energy of BTA for polarization and QCM studies are in accordance with previously published data by different groups.
The values of free adsorption energy of PVI for polarization and QCM studies show big differences, which is explained by an incomplete coverage of the surface by the polymer, already described in literature.
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