Untersuchungen zur katalytischen Aktivität ternärer Legierungen und zum Mechanismus chemischer Sensorreaktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Legierungen weisen im Vergleich zu reinen Edelmetallen häufig verbesserte Eigenschaften auf. Es wurde eine Methodik entwickelt, Nanoschichten von Legierungen mit einem kontinuierlichen Gradienten der Zusammensetzung zu präparieren indem aus drei Quellen reiner Metalle gleichzeitig eine Silizium-Feldeffektstruktur gesputtert wurde. Die so erhalteneBibliothek chemischer Sensoren mit den ternären Legierungen wurde mittels Photostrommessungen und einem Laserscanningsystem untersucht. Dieses Gesamtsystem kann als Continuous Gradient – High ThroughputSreeningMacroscop CG-HTSM bezeichnet werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Sensitivität z.B. gegenüber Wasserstoff mit der Legierungszusammensetzung variiert. Untersuchungen zur Vergiftung der katalytisch aktiven Metallschicht ergaben, dass gegenüber reinen Edelmetallen, wie Palladium, eine wesentlich höhere Vergiftungstoleranz bei definierten Legierungszusammensetzungen beobachtet wird. Die Legierungsbibliothek wurde in verschiedenen Zuständen oberflächenanalytisch charakterisiert. Dabei kamen die Photo- und Auger-Elektronenspektrometrie (XPS und AES) sowie die energiedispersiveRöntgenspektrometrie (EDX) zum Einsatz. Für die Verfahren AES und EDX wurde im Bereich Quantifizierung Methodenentwicklung betrieben. Die oberflächenanalytischen Befunde wurden zum Verständnis der CG-HTSM Ergebnisse herangezogen. Die realisierten methodischen Weiterentwicklungen werden für die Zukunft High ThroughputSreenings verschiedenster Legierungen unter dem Aspekt der kommerziellen Sensornutzung ermöglichen.Die entwickelte analytische Methodik wird in zukünftigen Projekten zur quantitativen Schichtanalytik eingesetzt. Die eingesetzten Oberflächenanalyseverfahren (AES und EDX) eignen sich wegen der guten lateralen Auflösung und dem erreichten Stand der Automatisierung hervorragend für die parallele Charaktersierung von Legierungsbibliotheken und anderen Schichtsystemen, die im Zusammenhang mit kombinatorischen Ansätzen hergestellt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Low energy hydrogen sensor. In Conference on Hydrogen Safety, San Francisco, 2011
Linke, S.; Dallmer, M.; Werner, R.; Moritz, W.
- Characterization of Pd-Ni-Co alloy thin films by ED-EPMA with application of the STRATAGEM software, Surf. Interface Anal. 44, 1456 (2012)
Julius Kühn, Vasile-Dan Hodoroaba, Sebastian Linke, Werner Moritz and Wolfgang E. S. Unger
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/sia.4974) - Laser scanning system for microscopic and macroscopic investigations of chemical semiconductor-sensors, London 2012
S. Linke
- Low energy hydrogen sensor. International Journal of Hydrogen Energy, 37, 17523-17528 (2012)
Linke, S.; Dallmer, M.; Werner, R.; Moritz, W.
- Sensor high throughput screening using photocurrent measurements in silicon. Proc. Eurosensors XXXVI, Krakow, EUROSENSOR 2012 Book Series: Procedia Engineering Volume: 47 Pages: 1195-1198 (2012)
Linke, S.; Kühn, J.; Nörthemann, K.; Unger, W.; Moritz, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.09.366)
