Ein Ziel der heterogenen Katalyse ist die Hydrierung von Chemikalien aus nachhaltigen Quellen. Diese Aufgabe kann von Platinkatalysatoren erfüllt werden, die mit Oberflächenmodifikatoren, wie Aminen, bedeckt sind. Diese können Reaktanten in normalerweise energetisch nicht bevorzugte Übergangszustände lenken, um damit die katalytische Selektivität der Reaktion zu steuern. In dieser Arbeit wird eine Analyse der chemischen Spezies von adsorbierten Aminen auf reaktiven Platinoberflächen in Abhängigkeit von der Temperatur mittels XPS vorgestellt. Dabei wurden sowohl Platinfilme als auch Nanopartikel und vollständige heterogene Katalysatoren untersucht. Zusätzlich werden Strategien für die Verringerung von Kontaminationen und den Ligandenaustausch vorgestellt. Für die geträgerten Katalysatoren wurden die frei zugänglichen Reaktionsplätze mittels DRIFTS identifiziert. Die Amine erlauben eine Adsorption von Reaktanden lediglich an den äußerst reaktiven, niedrig koordinierten Oberflächenplätzen.
In heterogeneous catalysis, the hydrogenation of chemicals based on sustainable resources is a proclaimed goal. This purpose can be fulfilled by platinum catalysts additionally decorated with surface modifiers, like amines. These can direct reactants into otherwise unfavorable transition states to steer the catalytic selectivity of a catalytic process. In this thesis, a systematic analysis of chemical species that are formed temperature-dependent by amine adsorbates on reactive platinum surfaces will be presented by XPS. This was investigated on platinum thin films, nanoparticles, and full heterogeneous catalysts. Afterwards, strategies for surface contamination reduction and ligand exchange will be presented. For the oxide-supported catalysts, the reactive surface sites were identified by DRIFTS. Therein, amines were only allowing reactants to bind on highly-reactive low-coordinated surface sites.
In dieser Dissertation wurde die Photooxidation von Wasser auf WO3(001) untersucht. Dafür wurde zunächst mit periodischen Slabmodellen der Wasserspaltungszyklus analysiert. Aus den resultierenden Geometrien konnte ein W12O36 Clustermodell evaluiert werden, mit welchem mit der CASSCF-Methode im Grundzustand und im Ladungstransferzustand eine dreidimensionale Potenzialfläche berechnet werden konnte. Diese Flächen wurden anschließend mit einem, durch einen genetischen Algorithmus optimierten, neuronalen Netz interpoliert. Die Photochemie konnte abschließend in Wellenpaketstudien analysiert werden.
In this dissertation the photooxidation of water to WO3(001) was investigated. First the water splitting cycle was analysed with periodic slab models. From the resulting geometries a W12O36 cluster model could be evaluated, with which a three-dimensional potential surface could be calculated using the CASSCF method in the ground state and charge transfer state. These surfaces were then interpolated with a neural network optimised by a genetic algorithm. Finally, the photochemistry could be analysed in wave packet studies.