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Titelaufnahme

Titel
Studies of the adsorption of organic acids and nanoparticles on modified metal surfaces by means of the QCM technique
AutorPomorska, Agata In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
PrüferGrundmeier, Guido In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Schmidt, Claudia
Erschienen2013
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 26.06.2013
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-11750 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Studies of the adsorption of organic acids and nanoparticles on modified metal surfaces by means of the QCM technique [2.6 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die in-situ - Untersuchung von Reaktionsmechanismender Adsorption von selbstorganisierten Spezies an fussig/ fest Grenzachenmittels Quarzkristall-Mikrowagung (QCM). Es wurden polyelektrolytummantelte TiO2 - Nanocontainer (NCs) auf die mit Thiol funktionalisierte selbstorganisierende Monoschicht (engl. Self-assembled monolayer, SAM) einer Quarzkristall-Goldelektrodeadsorbiert. Die Kolloidverteilung wurde hierbei stark durch die Oberachenchemieder Partikel und der Oberachen, sowie durch die Eigenschaften des Bulkswie pH-Wert und Ionenstarke bestimmt. Die Wechselwirkungen zwischen der elektrischen Doppelschicht und Van-der-Waals-Kraften innerhalb dieses Systems sind grundlegende Bedingungen fur die Implementation von NCs in Polymerbeschichtungen,welche hinsichtlich Selbstheilungs-und Anti-Korrosions-Eigenschaften vonbesonderer Bedeutung sind. Die Resultate stimmen hierbei gut mit der DLVO - Theorieuberein. Ferner wurde hier zum ersten Mal eine positive Frequenzverschiebungwahrend der Adsorption solcher Partikel beobachtet. Diese ist durch die Bildungeines gekoppelten Resonators zwischen den NCs und dem Quarzkristall zu erklaren.Des Weiteren wurde die QCM zur Verfolgungder Selbstorganisation von Alkylphosphonsauren auf Stabchen oder aufkontinuierlichen, nanokristallinen ZnO-Schichten genutzt. Entscheidend fur deren Anwendung und deren Selektivitat als Biosensoren oder Haftvermittler technischer Metallwerkstoe ist eine geeignete Funktionalisierung. Es wird angenommen, dass ZnO teilweise von der Phosphonsaure gelost wird. Folglich bilden die freigesetzten Ionen Komplexe mit den organischen Molekulen, welche als Adsorbatschicht das Substrat bedecken.Die gewonnenen Ergebnisse liefern einen tiefen Einblick in die Grenzachenthematik und geben Aufschlussuber die notigen Anforderungen, um die beste Leistung der untersuchten Materialien hinsichtlich deren Einsatzart zu erhalten.

Zusammenfassung (Englisch)

The main scope of this thesis is in-situ investigation of reaction mechanism atthe liquid/solid interfaces, where self-organization of adsorbed species takes place,by means of Quartz Crystal Microbalance (QCM).Polyelectrolyte covered TiO2 nanocontainers (NCs) were adsorbed on functionalthiol self-assembled monolayers on a quartz crystal gold electrode. Colloids self-location was strongly inuenced by surface chemistry of particles and substrates as well as bulk conditions like pH and ionic strength. Electric Double Layer and Vander Waals interactions within the system are fundamental for NCs implementation into polymer coatings with perspective self-healing and anti-corrosion properties.The results were in agreement with DLVO theory.Moreover, a new phenomenon of positive frequency shift was observed along adsorption of those particles. It could be explained by formation of a coupled resonator between NCs and a quartz crystal. Thus, QCM probed the contact strength, rather than the particle mass.Furthermore, QCM was employed to examine self-assembly of alkylphosphonicacids on nanorod and continuous nanocrystalline ZnO lons. Proper functionalization is crucial for their performance and selectivity as biosensors and adhesion promoters on engineering metals. It is believed that phosphonic acid partially dissolves ZnO crystals. Released metal ions appeared to form complexes with organic molecules and cover substrate with adsorbate layer. The interfacial processes could be controlled via addition of metal ions into bulk solution, variation of molecules alkyl chain length as well as solvent polarity.QCM data were veried by means of FT-IR spectroscopy, FE-SE microscopy and static water contact angle (WCA) measurements of quartz crystal electrode surfacesafter in-situ experiments.Overall results gave a deep insight into interfacial phenomena delivering requirements for the best performance on the used materials.