Thesis - Tumb1.biblio.tu-muenchen.de - Technische Universität ...

der Adsorptionskurve. Die auftretende schwache Abweichung zwischen beiden Kurven
ist dabei auf Messungenauigkeiten aufgrund der relativ geringen eingewogenen
Aluminiumschichtmenge zurückzuführen; siehe z. B. Messpunkt bei p/p0=0,62. Die
Mehrpunkt BET-Auswertung dieses Musters liefert bei Auswertung im Druckbereich
zwischen 0,1 und 0,4
Seite
eine Oberfläche von 12,1 m2/g Aluminiumschicht.
Ausgehend von der zur Messung eingewogenen Menge an Aluminiumschicht und der
Dichte von Aluminium (2,7 g/cm3), kann über die aufgedampfte Schichtdicke die reine
geometrische Oberfläche einer defekt- und korngrenzenfreien Schicht berechnet
138______________7 Untersuchungen zum Unterschied der Gas- und Wasserdampfpermeation
p/p0
werden. Diese beträgt für das untersuchte Muster etwa 12,5 m2. Bei der
Stickstoffadsorption verhält sich daher die Aluminiumschicht so, als wären keine
Korngrenzen oder andere Defekte vorhanden.
Im Fall der Wasserdampfmessung zeigt sich ein anderes Bild. Führt man eine
entsprechende Messung durch, wird selbst bei niedrigen Drücken ein Anteil an
adsorbierten Wasserdampf nicht wieder desorbiert. Die Isotherme schließt daher nicht.
Dies kann zwei Ursachen haben:
Zum einen kann Chemisorption aufgetreten sein und damit Wassermoleküle in die
Aluminiumschicht eingelagert worden sein. Da Aluminium hydrophil ist, kann eine
Chemisorption nicht ausgeschlossen werden. Bei einer Chemisorption müsste in einer
zweiten, direkt anschließend durchgeführten Messung hingegen weniger Volumen
adsorbieren, da die Plätze für eine Chemisorption bereits im ersten Durchlauf besetzt
wurden.
Zum anderen könnten kleinste Poren in der Aluminiumschicht zur Kondensation von
Wasserdampf geführt haben. In diesem Fall reicht der niedrige Druck wegen der
Kapillarwirkung der feinen Poren noch nicht aus, um diese wieder zu entleeren. Nach
der Kelvingleichung ergibt sich für eine 2 nm breite Pore ein zum Entleeren notwendiger
Druck von weniger als 0,01 mbar. Da der Sättigungsdampfdruck von Wasser bei
Raumtemperatur etwa 28 mbar beträgt, der niedrigste messbare Druckpunkt aber für das
verwendete Gerät bei etwa 0,1 mbar und damit noch deutlich über dem zum Entleeren
solch kleiner Poren notwendigen Druck liegt, scheint es daher durchaus möglich, dass
es zu Kondensationseffekten kommt und diese kleinsten Poren auch in einem
anschließenden Messdurchlauf nicht entleert werden können. Es ergibt sich damit auch
bei Kapillarkondensation in Mikroporen ein ähnlicher Kurvenverlauf.
Eine Entscheidung welcher Mechanismus ursächlich für das Nichtschließen der
Isotherme ist, lässt sich daher nur durch eine Messung bei unterschiedlichen
Temperaturen treffen. Im Fall von Kapillarkondensation lassen sich die Poren durch
Ausheizen bei Temperaturen von bis zu 300°C leeren. Im Gegensatz dazu kommt es bei
diesen Temperaturen noch nicht zu einem Herauslösen von chemisorbiertem Wasser.
Entsprechende Messungen bei Ausheiztemperaturen von ca. 300°C und
Raumtemperatur zeigen, dass die Isothermen den erwarteten Unterschied, nämlich eine