Spektroskopische Untersuchungen zum Adsorptions- und Desorptionsverhalten von Methanol auf Palladium(111) und Pd-Sn/Pd(111)-Oberflächenlegierungen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Zerfallsstudien von Methanol auf verschiedenen Oberflächen, insbesondere auf Palladium(111), und zwei unterschiedlich strukturierten Pd-Sn-Legierungen durchgeführt. Die vier angewandten Hauptmethoden UPS, LEED, AES und TDS an der UPS-Kammer wurden mit IRRAS-Messungen von Methanol auf Palladium (111) ergänzt. Methanol scheint nach den vorliegenden Erkenntnissen auf reinem Palladium(111) hauptsächlichin die zwei Bestandteile CO und Wasserstoff zu zerfallen. Weiterhin ergibt sich aus den TDS-Daten die Desorption der Multilage Methanol bei 140K Probentemperatur. Ebenso wurde eine Desorption von intaktem Methanol bei einer Temperatur von 190K festgestellt. UPS-Daten zufolge ist Methanol innerhalb der Monolage über das 2a’’ (HOMO), also mit einem der nichtbindenden freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms an die Oberfläche gebunden. Die Bestätigung, dass Methanol intakt auf der Oberfläche adsorbiert und Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb einer geschlossenen Monolage ausbildet, zeigen die Messungen mit Reflexionsinfrarotspektroskopie im UHV. Der Zerfall von Methanol muss nach UPS, TDS und IRRAS-Messungen auf der reinen Pd(111)-Oberfläche in einem Temperaturbereich von 190 -300 K stattfinden. Die -Pd3Sn-Oberflächenlegierung besitzt aufgrund ihrer Stöchiometrie und der Auswertung der durch LEED-Aufnahmen bestätigten Überstruktur immer noch einen 3fach-Pd-Muldenplatz. Deuterium-TD- Spektren zeigten zunächst nach Adsorption von D4-Methanol geringe Mengen entstandenes Deuterium, woraus auf eine nicht ganz perfekt ausgebildete Pd3SnLegierung geschlossen werden kann. Das Molekül CO mit der Masse 28u konnte weder aus TDS-Untersuchungen noch aus UPS-Messungen ermittelt werden. D4-Methanol desorbiert aus Multi- und Monolage vollständig in einem Temperaturbereich von 140 - 200 K intaktvon der -Oberfläche. Aus UPS-Messungen konnte ebenfalls eine schwache Wechselwirkung (Physisorption) von D4-Methanol zur Pd3Sn-Legierungsoberfläche festgestellt werden. Auch die Adsorption von CO auf dieser Legierungsfläche zeigt einen starken elektronischenEinfluss der Zinnatome und damit verbunden eine Physisorption der CO-Moleküle. Messungen auf der Pd2Sn-Oberflächenlegierung, die nicht mehr über 3fach-Pd-Muldenplätze verfügt, zeigen, dass auch hier Methanol in der Monolage ebenfalls nur physisorbiert. Methanol desorbiert vollständig und intakt von dieser Legierungsoberfläche bei Temperaturen zwischen 140 K und 230 K. UPS-Daten zeigen keinen Zerfall von Methanol.