Struktur und Dynamik der Grenzflächenschichten zwischen ionischen Flüssigkeiten und Metallelektroden
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurden folgende grundlegende Ergebnisse erzielt: Unterschiedliche Nullladungspotentiale (PZFC, PZTC) der Grenzfläche IL / Metall konnten über die Zeitskala der zugrundeliegenden Prozesse unterschieden werden. Es wurden starke Hinweise dafür gefunden, dass Overscreening-Effekte an der Grenzfläche IL / Elektrode einen starken Einfluss auf die Kinetik von Ladungstransferreaktionen besitzen. Es konnte gezeigt werden, dass die häufig diskutierten niedrigen CPE-Exponenten in den Impedanzspektren von rauen Metall / IL-Grenzflächen nichts mit der elektrostatischen Doppelschichtbildung zu tun haben, sondern vom Einfluss der Rauigkeit auf langsamere Grenzflächenprozesse herrühren. Es konnten neue Erkenntnisse gewonnen werden, wie 3-Elektroden-Artefakte in den Impedanzspektren von Metall / IL –Grenzflächen minimiert werden können. Mittels einer Kombination von AFM-basierten Messungen konnten Informationen über die 3D-Struktur einer Elektroden / IL – Grenzfläche erhalten werden. Fremdsalz (wie z.B. LiTFSA) stört die Grenzflächenschichten von ionischen Flüssigkeiten. AgTFSA stört die Grenzflächenschichten schon bei sehr niedriger Konzentration, während der elektrochemischen Abscheidung sind keine Grenzflächenschichten mehr feststellbar. Das Grenzflächenverhalten von ionischen Flüssigkeiten auf Halbleitern ist kompliziert und abhängig von der Flüssigkeit. Die im Ultrahochvakuum mittels Tunnelspektroskopie gemessene Bandlücke von Silizium wurde mit einem physikalischen Ansatz erklärt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 'In situ atomic force microscopy studies of the interfacial multilayer nanostructure of LiTFSI-[Py1,4]TFSI on Au(111): influence of Li+ ion concentration on the Au(111)/IL interface', J. Phys. Chem. C 119 (2015) 16734-16742
A. Lahiri, T. Carstens, R. Atkin, N. Borisenko, F. Endres
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b04562) - 'Influence of Electrode Roughness on Double Layer Formation in Ionic Liquids', J. Phys. Chem. C 119 (2015) 4620-4626
T. Jänsch, J. Wallauer, B. Roling
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1021/jp512617) - 'Minimizing Artifacts in Three-electrode Double Layer Capacitance Measurements Caused by Stray Capacitances', Electrochim. Acta 176 (2015) 907-918
M. Balabajew, B. Roling
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.07.074) - 'Nanostructure of the ionic liquid – graphite Stern layer', ACS Nano 9 (2015) 7608-7620
A. Elbourne, S. McDonald, K. Voïchovsky, F. Endres, G. G. Warr, R. Atkin
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02921) - '3-Dimensional Structure of a Prototypical Ionic Liquid - Solid Interface: Ionic Crystal-Like Behavior Induced by Molecule- Substrate Interactions', J. Phys. Chem. C 120 (2016) 11947-11955
D. Ebeling, S. Bradler, B. Roling, A. Schirmeisen
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b02232) - 'Electrochemical Kinetics of Ferrocene-Based Redox-ILs Investigated by Multispectrum Impedance Fitting', J. Phys. Chem. C 121 (2017) 26706-26712
J. Wallauer, K. Jähme, A. Venker, P. Kübler, J. Sundermeyer, B. Roling
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b09693) - 'Nanostructure of the H-terminated p-Si(111)/ionic liquid interface and the effect of added lithium salt ', Phys. Chem. Chem. Phys. 19 (2017) 54-58
V. Hoffmann, A. Lahiri, N. Borisenko, T. Carstens, G. Pulletikurthi, A. Borodin, R. Atkin, F. Endres
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c6cp06306c) - 'Influence of a silver salt on the nanostructure of a Au(111)/ionic liquid interface: an atomic force microscopy study and theoretical concepts', Phys. Chem. Chem. Phys. 20 (2018) 4760-4771
V. Hoffmann, G. Pulletikurthi, T. Carstens, A. Lahiri, A. Borodin, M. Schammer, B. Horstmann, A. Latz, F. Endres
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c7cp08243f) - 'Interactions between lithium, an ionic liquid, and Si(111) surfaces studied by X-ray photoelectron spectroscopy', J .Phys. Chem. Lett. 9 (2018) 4673-4678
Z. Liu, G. Li, A. Borodin, X. Liu, Y. Li, F. Endres
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b01871) - 'The apparent band gap of p-doped H-passivated Si(111) with a thin film of an ionic liquid on top', J. Phys. Chem. C. 122 (2018) 5481-5488
A. Borodin, N. Borisenko, F. Endres
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b12009) - 'Time-resolved determination of the potential of zero charge at polycrystalline Au / ionic liquids interfaces', J. Chem. Phys. 148 (2018) 193820
N. M. Vargas-Barbosa, B. Roling
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.5016300)
