UHV-Untersuchungen an Au(111)- und Au(100)-Elektroden zur Struktur und chemischen Zusammensetzung von Adsorbatschichten

Abstract

Durch Eintauchen von im UHV präparierten Au(111)- und Au(100)-Elektroden in schwefelsäurehaltigen und perchlorsäurehaltigen Elektrolyten konnte gezeigt werden, daß derartige Experimente zur Bestimmung von Nulladungspotentialen sehr gut geeignet sind. Für Au(111) ergaben sich in guter Übereinstimmung mit den bisher bekannten Werten 0.28 V und 0.33 V vs. Ag/AgCl für Schwefelsäure und für Perchlorsäure; für die rekonstruierte Au(100)-Oberfläche in Schwefelsäure wurde ein pzc von 0.21 V vs. Ag/AgCl bestimmt. Die aus den XPS-Messungen erhaltenen Adsorptionsisothermen der Anionen stimmen mit dem elektrochemischen Verhalten und den Isothermen aus der Literatur sehr gut überein. Die mit XPS bestimmten Bedeckungsgrade sind lediglich etwas zu hoch, vielleicht aufgrund von geringen Elektrolytresten. Die bestimmte Austrittsarbeitsverschiebung zeigt für Au(111)/H2SO4 die erwartete lineare Abhängigkeit vom Elektrodenpotential und bestätigt daher, daß die elektrochemische Doppelschicht intakt ins UHV überführt werden kann. Bei der Abscheidung von Palladium auf Au(111) aus einer Lösung von PdCl2 wurde eine geordnete Struktur beobachtet, die den AES- und XPS-Ergebnissen zufolge von Chloridionen gebildet wird. Das Pd-Augersignal zeigt eine Abhängigkeit von der abgeschiedenen Menge, die mit dem aus anderen Messungen geschlossenen lagenweisen Wachstum übereinstimmt. Bei der Adsorption von 4-Aminothiophenol aus schwefelsaurer Lösung auf Au(111)-Einkristalloberflächen bilden sich ungeordnete Mehrfachschichten, die beträchtliche Mengen von Sulfat enthalten. Adsorbiert man dagegen aus ethanolischer Lösung (wobei keine Potentialkontrolle möglich ist, weil ohne Leitsalz gearbeitet wird), so erhält man genau eine Monoschicht des unprotonierten Aminothiophenols. Aus den XP-Spektren von Sulfat und Perchlorat ergaben sich unterschiedliche elektrochemische Verschiebungen von Schwefel- bzw. Chlor- und von Sauerstoffatomen, die mit der Lage der jeweiligen Atome in der Doppelschicht erklärt werden können.