Titelaufnahme

Titel
Electrochemical surface investigations of TiO2 rutile (110) / Iris Dorner
Weitere Titel
Elektrochemische Oberflächenmessungen auf TiO2 Rutil (110)
VerfasserDorner, Iris
Begutachter / BegutachterinDiebold, Ulrike ; Mertens, Stijn
ErschienenWien, 2016
Umfang53 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Anmerkung
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Oberflächenphysik / Rastertunnelmikroskopie / Elektrochemie / Titandioxid
Schlagwörter (EN)Surface Physics / Scanning Tunneling Microscopy / Electrochemistry / Titanium Dioxide
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-93175 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Electrochemical surface investigations of TiO2 rutile (110) [9.83 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die elektrochemische Oberflächenphysik untersucht Oberflächen unter Bedin- gungen, welche der Umgebung in technologischen Anwendungen ähnlicher ist als dem in der Oberflächenphysik normalerweise üblichen Ultrahochvakuum. Während dieser Zweig der Oberflächenphysik für Edelmetallproben bereits Fahrt aufgenommen hat, gibt es bis dato wenig Untersuchungen an Oxiden. 
Im Zuge dieser Diplomarbeit wurden mehrere Verbesserungen an einem elek- trochemischen Rastertunnelmikroskop (EC-STM) eingeführt, welches eines der wichtigsten Werkzeuge der elektrochemischen Oberflächenphysik ist. Die Verwendung von Platin-Iridiumspitzen wurde implementiert, da sich die weithin genutzten Wolframspitzen in wässrigem Elektrolyt als instabil herausstellten und die untersuchte Oberfläche kontaminierten. Eine Palladium- Wasserstoffreferenzelektrode wurde konstruiert und charakterisiert um unverlässliche Quasireferenzelektroden zu ersetzen, wodurch Potentialkontrolle und Bildgebung verbessert wurden. Sauerstoffentfernung durch Ersetzen der Umgebungsluft wurde optimiert, um sauerstoffinduzierte Prozesse und die daraus resultierenden Artefakte zu unterdrücken. 
Diese technischen Verbesserungen wurden für die Untersuchung von Rutil TiO2(110) ausgenutzt, ein wichtiger (Photo-)Katalysator sowie robustes Modellsystem fu -r die Untersuchung von Oxiden. Auf der unmodifizierten Oberfläche wurde atomare Auflösung erreicht, und das Erscheinungsbild in EC-STM mit Ergebnissen aus dem Ultrahochvakuum verglichen. Modifikation der Rutil TiO2(110) Oberfläche durch Adsorption von Benzoesäure oder Arylradikalen wurde untersucht. Obwohl die präsentierten in situ Untersuchungen auf Rutil TiO2(110) noch keine wissenschaftlichen Aussagen zulassen, sollten die methodologischen Verbesserungen für weitergehende Messungen wertvoll sein.

Zusammenfassung (Englisch)

Electrochemical surface science aims to study surfaces under ambient atmosphere and electrochemical conditions, which approach those relevant for applications more closely than ultrahigh vacuum. While this branch of surface science has gained momentum for noble metal samples, oxides have so far rarely been studied. 
In this thesis, several improvements have been made to our electrochemical scanning tunnelling (EC-STM) methodology, which is one of the main techniques in electrochemical surface science. Platinum iridium tips were implemented, since the more widely used tungsten tips were found to be unstable in aqueous electrolyte and thus contaminate the surface. A palladium-hydrogen reference electrode was developed to replace unreliable quasi-reference electrodes, improving electrochemical potential control and imaging conditions. Oxygen removal in an environmental chamber was optimised, impeding the reactions it induces and the resulting artefacts. 
The resulting technical improvements were put to the test by studying the rutile TiO2(110), an important (photo-)catalyst and robust oxide model system. For the unmodified surface in electrolyte, atomic resolution was obtained, and the appearance in EC-STM was compared to well-known studies in vacuum. Also modification of the rutile TiO2(110) surface by adsorption of benzoic acid and grafting of aryl radicals were investigated. While the presented in situ studies on rutile TiO2(110) are not yet plentiful, the methodological improvements are expected to allow accelerated progress in future.