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Title
Ligandenaustauschreaktionen von Au Nanoclustern / Vera Truttmann
Additional Titles
Ligand exchange reactions of Au nanoclusters
AuthorTruttmann, Vera
CensorRupprechter, Günther
Thesis advisorBarrabés Rabanal, Noelia
PublishedWien, 2017
Descriptionxi, 113 Blätter : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2017
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Text in engischer Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Oberflächenanalytik / Katalyse / Operando Spektroskopie
Keywords (EN)surface analysis / catalysis / operando spectroscopy
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-106112 Persistent Identifier (URN)
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Ligandenaustauschreaktionen von Au Nanoclustern [3.72 mb]
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Abstract (German)

Die Eigenschaften von ligandenstabilisierten Au Nanoclustern werden sowohl durch deren Größe, als auch durch die chemische Natur der Liganden beeinflusst. Modifikation derselben lässt sich mithilfe von Ligandenaustauschreaktionen bewerkstelligen, welche damit ausge-zeichnete Möglichkeiten zur gezielten Veränderung der Clustereigenschaften darstellen. Zudem können diese Reaktionen auch als Alternativstrategie zur Synthese von Clustern herangezogen werden, welche nicht aus den üblicherweise verwendeten Ausgangsstoffen zugänglich sind. Für praktische Anwendungen, z.B. als Katalysator oder als Sensor, werden die Cluster für gewöhnlich auf oxidischen Supportmaterialien immobilisiert. Um ein besseres Verständnis derartiger Anwendungsprozesse und auch von Au Nanoclustern im Allgemeinen zu erlangen, sind Studien der Wechselwirkungen zwischen Cluster und Supportmaterial notwendig. ^Eine Möglichkeit dafür stellen Vergleiche der Ligandenaustauschreaktionen von gelösten und immobilisierten Clustern dar. Bislang wurden jedoch nur Untersuchungen der Ligandenaustauschreaktionen in flüssiger Phase publiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum ersten Mal ein Ligandenaustausch von immobilisierten Au11(PPh3)7Cl3 Nanoclustern mit Thiolliganden beobachtet. Zur Untersuchung der Austauschreaktionen wurden drei verschiedene Systeme verwendet: (1) freie Cluster in Lösung, (2) Cluster immobilisiert auf planaren Al2O3 oder ZnSe Oberflächen und (3) Cluster abgelagert auf SiO2 oder Al2O3 Pulvern. Für die Reaktionen in Lösung konnte ein Wachstum der Cluster von Au11 zu Au25 beobachtet werden, jedoch nicht für Cluster, die auf planaren Oberflächen oder Pulvern immobilisiert waren. Im Fall der Systeme (1) und (2) war der Ligandenaustausch zudem nicht vollständig und führte zu Produkten, die sowohl Triphenylphosphin und Chlor, als auch Thiole als Liganden aufwiesen. ^Für jene Cluster, die auf Metalloxidpulvern immobilisiert wurden, ist die Anzahl der ausgetauschten Liganden noch Gegenstand laufender Untersuchungen. Zudem wurden auch Ligandenaustauschreaktionen von Au15 Nanoclustern in Lösung mit einem großen Überschuss an 2-Phenylethanthiol untersucht, wobei Au20(SC2H4Ph)16 entstand. Diese Reaktion stellt eine bisher unbekannte, unkompliziert durchzuführende Synthese von Au20 Clustern in hoher Ausbeute dar.

Abstract (English)

The properties of monolayer protected Au nanoclusters are known to be size-dependent, and strongly related to the nature of the protecting ligand. Modification of the surface ligands can be accomplished by a ligand exchange reaction. This represents a valuable pathway for tuning the cluster properties, as well as alternative synthetic pathways of cluster species, which cannot be easily obtained from standard precursor materials. For applications such as catalysis or sensing, the clusters are usually immobilized on metal oxides. For a better understanding of these processes and of Au nanoclusters in general, studying the interaction between cluster and support is crucial. One approach is provided by comparison of ligand exchange reactions of dissolved and deposited clusters. However, so far only ligand exchange reactions with Au nanoclusters in solution have been published. Within this thesis, ligand exchange of immobilized Au11(PPh3)7Cl3 clusters and thiol ligands is reported for the first time. The reactions were studied using three different systems: (1) free clusters in solution, (2) cluster dropcast films on planar Al2O3 or ZnSe and (3) clusters supported on SiO2 or Al2O3 powders. For the reaction in solution, growth of the cluster core from Au11 to Au25 was observed, whereas no major change in size was found for reactions with cluster dropcast films or clusters supported on oxide powder material. Only incomplete exchange was observed for system (1) and (2), with all triphenylphosphine, thiol and chloride being present in the ligand shell of the product. For the powder-supported clusters, the number of exchanged ligands remains to be identified in future work. In addition, ligand exchange in solution, starting from crude Au15 with a large excess of 2-phenylethanethiol was investigated, resulting in the formation of Au20(SC2H4Ph)16. This presents a new, facile approach for synthesizing Au20 clusters in high yield.

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