Untersuchung der Adsorption von Phosphorsäure an Platinoberflächen bei erhöhter Temperatur mittels IR Spektroskopie kombiniert mit elektrochemischen Methoden
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es konnte gezeigt werden, dass die Adsorption von Phosphorsäure an einer polykristallinen Platinoberfläche abhängig von der Phosphorsäurekonzentration in der Lösung ist. Mit potentialmodulierter Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie wurde die Adsorption unterschiedlicher Phosphatspezies in Abhängigkeit vom angelegten Potential und der Konzentration in der umgebenden Lösung untersucht. Eine Untersuchung bei erhöhter Temperatur war nicht möglich, da kein optisches Fenstermaterial gefunden wurde, dass resistent gegenüber der aggressiven heißen Phosphorsäure ist. Bei niedrigen positiven Potentialen wurde an der polykristallinen Platinoberfläche eine Mischung aus adsorbierter H 3PO4 und H2PO4- gefunden. Das Verhältnis dieser beiden Spezies an der Oberfläche ist dabei von der Konzentration in der Lösung abhängig und verschiebt sich mit steigender Konzentration der Lösung zugunsten der H 3PO4. Daraus lässt sich eine Extrapolation erstellen, die eine noch stärkere Adsorption der Säure im Verhältnis zum Anion bei höheren Konzentrationen als 1 M in der Lösung vermuten lässt. Wenn das Potential erhöht wird, steigt in allen untersuchten Konzentrationen die Menge der adsorbierten Phosphatspezies an und es findet eine Umorientierung der adsorbierten Anionen statt, um den benötigen Platz an der Oberfläche zu reduzieren und Bindungsplätze für neue Moleküle freizugeben. Gleichzeitig deprotonieren oder desorbieren die adsorbierten Phosphorsäuremoleküle. Das Potential bei dem diese Effekte auftreten ist dabei sehr stark von der Konzentration in der Lösung abhängig. Da die Oberflächenkonzentration mit steigender Konzentration in der Lösung zunimmt, tritt der erhöhte Bedarf an mehr freien Bindungsstellen bei niedrigeren Potentialen auf, wodurch die Deprotonierung und Umorientierung bei höheren Konzentrationen ebenfalls bei niedrigeren Potentialen auftreten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Investigation of concentration dependent adsorption of phosphoric acid on platinum studied by IR spectroscopy”, Wissenschaftsforum Chemie 2013, 01.09.13-04.09.13, Darmstadt
M. Nullmeier, W. Lehnert
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„Untersuchung der Adsorption von Phosphorsäure an Platinoberflächen“, Bruker Optik Anwendertreffen 2013, 12.11.13-13.11.13, Ettlingen
M. Nullmeier
