Leist, Ulrich (2002) Untersuchung zur Adsorption und Photochemie von Wasser an geordneten Eisenoxid-Filmen als Modellsystem von Elementarprozessen der Atmosphärenchemie an Staubpartikeln. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Wechselwirkungsverhalten von Wasser auf den Eisenoxiden FeO(111), Fe3O4(111) und Fe2O3biphase mittels LEED-Spektroskopie, FT-IR-Spektroskopie, TD-Spektroskopie und isothermer TD-Spektroskopie untersucht. Dabei interessierte insbesondere das Aufwachsverhalten bei 110K im niedrigen Bedeckungsbereich bis zur Multilagenbildung, sowie die Reichweite des Einflusses der Oxidoberflächen auf die Phasenumwandlung von amorphem Eis zu kristallinem Eis. Weiterhin wurde das Adsorptionsverhalten bei Raumtemperatur und das photochemische Verhalten der Systeme Wasser/Eisenoxid untersucht. Das Adsorptionsverhalten unterscheidet sich auf allen drei untersuchten Eisenoxidoberflächen. Mit den in dieser Arbeit durchgeführten Messungen konnte erstmals ein detailliertes Adsorptionsmodell von Wasser auf Fe3O4(111) entwickelt werden. Dabei wird bei niedrigsten Bedeckungen Wasser dissoziativ gebunden. Nachfolgende Wassermoleküle verbinden sich über Wasserstoffbrückenbindungen mit den Dissoziationsprodukten zu Dimeren. Auf den Dimeren bildet sich die Multilage aus. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass durch leichte Erwärmung von amorph aufgewachsenem Eis eine Phasenumwandlung zu kristallinem Eis iniziiert werden kann, wobei allerdings ein unterschiedlicher Einfluss der verwendeten Eisenoxidoberflächen auf die Phasenumwandlung festzustellen war. Durch Ergänzung einer in der Literatur bekannten Gleichung mit einem in dieser Arbeit entwickelten Term konnte erstmals nicht nur das Phasenumwandlungsverhalten auf Oberflächen mit schwachen Einflüssen auf die Eisbedeckung, sondern auch auf Oberflächen mit starken Einflüssen auf die adsorbierte Eisschicht, bedingt durch Struktur- und Ladungsmerkmale, beschrieben werden. Bei den isobaren Adsorptionsmessungen bei Raumtemperatur konnte gezeigt werden, dass durch Anwesenheit von Sauerstoff in der Gasphase das Adsorptionsverhalten von Wasser auf den Eisenoxiden Fe3O4(111) und Fe2O3biphase deutlich beeinflusst werden kann. Die photochemischen Untersuchungen der Systeme Wasser/Eisenoxid lassen noch keine abschließende Beurteilung zu.

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Within the scope of this work the adsorption of D2O on epitaxially grown FeO(111), Fe3O4(111) and Fe2O3biphase has been investigated by means of FTIR, LEED, TPD and isothermal TPD. The film growth in the low coverage regime at 110K, the influence of the different iron oxide surfaces on the phase transition of amorphous grown ice to crystalline ice as well as the adsorption behaviour under isobaric conditions at room temperature were of great interest. Beside these, experiments were carried out to investigate the photo chemical properties of these three different adsorbate systems. The water adsorption at 110K shows a different adsorption behaviour on all three iron oxides. A detailed adsorption model could be developed for water on Fe3O4(111). First step is the dissociation of the first adsorbing molecules. Additional water coverage leads to the formation of dimers. On top of these dimers following water molecules form the first 3D-ice structures. Further more it could be shown, that the different iron oxide surfaces influence the phase transition of amorphous ice to crystalline ice differently. Based on an existing equation, a new equation was created, that not only describes the ideal phase transition on surfaces with little or no effects on the adsorbed ice layer but also the phase transition on surfaces with strong effects due to structural and charge properties. With the isobaric adsorption measurements, it could be shown that the presence of Oxygen (g) influences the adsorption of water on Fe3O4(111) and Fe2O3biphase strongly. The investigations on the photo chemical properties have not led to a final conclusion.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	Wasser, Adsorption
Subjects:	Science and mathematics > Chemistry
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Department of Chemistry (IfC)
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:16
Last Modified:	17 Jan 2013 14:16
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/286
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-3167
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