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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
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Page - 132 - in Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung

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132 Strukturen von Metallclusterionen Abbildung 109: links – Ladungszustandsabhängigkeit der Wasserstoffanzahl in Palladium- clusterionen sowie ein Schema möglicher Adsorptionsmodi. Das maximale Verhältnis H/Pd liegt für Anionen bei 2,3 (Pd7−), für Kationen bei 2,0 (Pd13+) und sinkt auf 0,6 (Pd70−) bzw. 1,1 (Pd70+). rechts – Die Variation der H2-Menge im Trägergas von 0 bis 65 sccm zeigt eine Sätti- gung der Wasserstoffbelegung bereits ab 0,5 sccm (blaue Kurve). 5.4.2 Einfluss auf die Clusterstruktur Aufgrund der beobachteten starken Abhängigkeit von der Clusterpolarität und der Mög- lichkeit, dass eine unterschiedliche Sättigungsbelegung des Wasserstoffs sowohl struk- turell bedingt (z.B. verschiedene Anzahl Oktaeder- oder Tetraederlücken) als auch auf- grund unterschiedlicher Kinetik der Oberflächenreaktionen (molekulare Physisorption, dissoziative Chemisorption, u.a.) auftreten kann, sind für verschiedene Größen (n = 13, 26, 38 und 55 Atome) Streubilder beider Ladungszustände vergleichend analysiert wor- den (siehe Abbildung 110). Die Pd26−/+-Td-Strukturen (siehe Abschnitt 5.3.2 und 5.3.4) zeigen im wasserstoffbehan- delten Experiment eine signifikante Veränderung ihrer sMexp-Funktionen. Dies deutet auf eine globale strukturelle Umwandlung zu einem neuen Bindungsmotiv hin. Dabei können vergleichend für beide wasserstoffexponierte Clusterionen signifikante Unter- schiede zwischen dem positiv und negativ geladenen Cluster beobachtet werden, was auf unterschiedliche Palladiumordnungen in Pd26(Hx)−/+ hindeutet. Die drei weiteren untersuchten Cluster zeigen weniger stark ausgeprägte Wechsel im sM-Funktions- verlauf, weshalb geringere strukturelle Änderungen anzunehmen sind. Festzustellen bleibt: Im Falle großer Cluster (n = 38 und 55) bleibt das Strukturmotiv – sowohl im 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 1350 1400 1450 Pdn + Clustergröße (Pd Atome) Pdn − H/Pd 0,6 H/Pd 1,1 2,0 2,3 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 3900 3950 4000 4050 4100 4150 4200 kein H2 0,5 sccm 15 sccm 20 sccm 33 sccm 45 sccm 65 sccm kein H2 (+21 amu) m/z (amu)
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Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Title
Aufklärung der Struktur von Metallclusterionen in der Gasphase mittels Elektronenbeugung
Author
Thomas Rapps
Publisher
KIT Scientific Publishing
Date
2012
Language
German
License
CC BY-NC-ND 3.0
ISBN
978-3-86644-878-0
Size
21.0 x 29.7 cm
Pages
390
Keywords
Elektronenbeugung, Nano-Metallcluster, Gasphase, massenselektiv, Strukturbestimmung
Categories
Naturwissenschaften Chemie

Table of contents

  1. Abstract
  2. 1 Einleitung 1
  3. 2 Elektronenbeugung in der Gasphase (GED) 5
    1. 2.1 Einführung in die Streutheorie 7
    2. 2.2 Streuung am Molekül 9
    3. 2.3 Anwendung der Streutheorie 10
    4. 2.4 Näherungen 11
  4. 3 Das TIED-Experiment 15
    1. 3.1 Das Vakuumsystem 17
    2. 3.2 Die Clusterquelle 17
    3. 3.3 Das Flugzeitmassenspektrometer 20
    4. 3.4 Der Massenfilter 21
    5. 3.5 Die Paulfalle 23
    6. 3.6 Durchführung des Beugungsexperiments 27
    7. 3.7 Datenanalyse 29
  5. 4 Heuristik der Clusterstrukturfindung 35
    1. 4.1 Dichtefunktionaltheorie 35
    2. 4.2 Genetischer Algorithmus (GA) 42
  6. 5 Strukturen von Metallclusterionen 45
    1. 5.1 Kleine Käfigstrukturen magnetisch dotierter Goldcluster (M@Aun−, M = Fe, Co, Ni; n = 12–15) 45
    2. 5.2 Ladungsabhängige Strukturunterschiede von kleinen Bismutclustern 68
    3. 5.3 Palladiumcluster (Pdn−/+, 13 ≤ n ≤ 147) 91
    4. 5.4 Wasserstoffadsorptionseigenschaften von massenselektierten Palladiumclustern 128
    5. 5.5 3d-/4d-/5d-Übergangsmetallcluster aus 55 Atomen 152
    6. 5.6 Strukturelle Entwicklung später Übergangsmetallcluster (Co, Ni, Cu, Ag) 184
  7. 6 Der Temperatureinfluss auf die Gleichgewichtsstruktur von Metallclusterionen 205
    1. 6.1 Kupfercluster (Cun−, 19 ≤ n ≤ 71) 205
    2. 6.2 Thermisch induzierte Oberflächenrekonstruktion beinahe geschlossenschaliger Kupfercluster (Cu55±x−, x = 1–2) 226
    3. 6.3 Aluminiumcluster (Aln−, 55 ≤ n ≤ 147) 240
  8. 7 Statistische Untersuchungen zur Datenanalyse 259
  9. 8 Zusammenfassung und Ausblick 273
    1. Anhang A: Beugungsdaten weiterer Metallclusterionen 279
      1. A.1 Entwicklung der Clusterstruktur verschiedener Elemente der Gruppe 14 (Si, Sn, Pb) 279
      2. A.2 Schmelzen des Clusters Pb55− 283
      3. A.3 Der Zinncluster Sn13+ 379 286
      4. A.4 Strukturmotiv von Clustern des bcc-Elements Tantal 288
      5. A.5 Thermisch induzierte Oberflächenrekonstruktion beinahe geschlossenschaliger Silbercluster (Ag55±x−, x = 1–2) 290
      6. A.6 Möglicher Strukturübergang bei Silberclusterionen (Agn−, n = 80–98) 295
      7. A.7 Reine Goldcluster größer 20 Atome 296
    2. Anhang B: Apparative Entwicklung 305
      1. B.1 Erhöhung der Sensitivität 305
      2. B.2 Designstudie zur Auflösungserhöhung des TOF-Instruments 306
    3. Anhang C: Einfluss der Fallengeometrie auf große Streuwinkel 311
    4. Anhang D: CNA-Analyse des zehnatomigen Strukturensembles 313
  10. Abbildungsverzeichnis 321
  11. Tabellenverzeichnis 331
  12. Literaturverzeichnis 333
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