Wasserstoffchemisorption an einfachen Metallclustern - KOPS ...

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Wasserstoffchemisorption an einfachen Metallclustern - KOPS ...

2.1. Metallhydride

Die experimentellen Methoden der Oberflächenphysik sind unter anderem: Photoemissi-

onsspektroskopie mit all ihren Unterarten (Röntgenstrahlung- XPS, UV-Licht- UPS) [19]

und Verfeinerungen (Spinaufgelöst, Winkelaufgelöst, Auger-Elektronen-Spektroskopie-

AES) [20], Niedrig-Energie-Elektronen-Beugung (engl.: Low energy electron diffraction -

LEED) als inzwischen etablierte Untersuchungsmethode der Oberflächenphysik, Elektronenergie-

Verlust-Spektroskopie (engl.: EELS) bzw. hochaufgelöst HREELS ΔE = 15 meV oder

auch Thermische Desorptions Spektroskopie - TDS.

Mikroskopische Methoden wie Rastertunnelmikroskopie oder Rasterkraftmiskroskopie ver-

sagen jedoch in der Detektion von einzelnen Wasserstoffatomen auf Oberflächen wegen

der geringen Größe des Wasserstoffs. Diese neueren Methoden liefern jedoch genauere

Aussagen über die Bindungsart des Wasserstoffs an Oberflächen. Die auftretenden Re-

konfigurationen der Oberflächen durch Wasserstoffchemisorption können jedoch sichtbar

gemacht werden [21]. Typischerweise sind Übergangsmetalle wie Rhenium, Ruthenium,

Nickel, Rhodium, Wolfram, Platin oder Palladium Gegenstand der Oberflächenuntersu-

chungen mit Wasserstoff. Sie sind aufgrund ihrer d-Orbitale besonders zur Wasserstoff-

adsorption geeignet, da an ihnen die spontane Dissoziation des Wasserstoffmoleküls statt-

findet. Die entstehenden H-Radikale chemisorbieren dann an der Oberfläche. Die Stärke

der Bindung H− M beträgt für die meisten der oben genannten Metalle≈ 2,6 eV [22].

Geometrische Aspekte

Zur Klärung der geometrischen Struktur der Wasserstoff-Oberflächenbindung empfiehlt

sich eine Untersuchung der Oberflächenschwingungen des adsorbierten Wasserstoffs. Ne-

ben IR-Spektroskopie [23] spielt hier vor allem HREELS eine bedeutende Rolle: die Ener-

gie der Elektektronen kann genau eingestellt werden und man erreicht kleinere Energie-

bereiche als das Limit der IR-Spektroskopie, 800 cm −1 =0,1 eV [22]. Per LEED können

Rückschlüsse auf die Bindungsgeometrie aufgrund von Umordnungen der Oberfläche im

Vergleich zur reinen Oberfläche gezogen werden. Vier verschiedene Adsorptionsplätze

konnten nachgewiesen werden:

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