5.2 Elektrochemische Charakterisierung von Gold-Nanopillar-Elektroden 75 Für E =0Vwurde aus den Zyklovoltamogrammen die Differenz der Stromstärken ΔI zwischen dem positiven und dem negativen Potenzialzyklus abgelesen. Für jeweils 3 Zyklen wurden die Ströme gemittelt, und hieraus ergab sich mit Gleichung 3.22 die Doppelschichtkapazität Cdl Cdl = ΔI (5.2) 2v Abbildung 5.2: Zyklovoltamogramm für Gold-Nanopillars und planares Gold, aufgenommen bei v = 100 mV s in 0, 15 M NaCl Ein exemplarisches Zyklovoltamogramm, das einen Vergleich zwischen Gold-Nanopillars und planarem Gold zeigt, ist in Abb. 5.2 zu sehen. Deutlich zu erkennen ist der Unterschied zwischen den Nanostrukturen und den planaren Substraten: an den Nanopillar- Elektroden (durchgezogene Linie) wurden wesentlich höhere Ströme gemessen als an den planaren Goldflächen (gestrichelte Linie). Dies zeigt, dass die Proben mit Nanopillars aufgrund ihrer erhöhten Oberfläche größere Doppelschichtkapazitäten aufweisen. Im Elektrolyten scheinen allerdings Kontaminationen vorhanden gewesen zu sein, die zu den kleinen Zwischenpeaks bei 0,1 und 0, 2V führten. Diese Peaks wurden wiederholt in den zyklovoltametrischen Messungen beobachtet.
76 Kapitel 5: Ergebnisse Probe A0 [cm 2 ] C v20 dl [μF ] A v20 NP [cm2 ] OV v20 C v100 dl [μF ] A v100 NP [cm2 ] OV v100 1 0,32 102,5 2,0 5,8 83,0 1,6 4,7 2 0,29 60,0 1,2 3,4 52,0 1,0 3,0 3 0,18 40,0 0,8 2,3 10,0 0,2 0,6 4 0,22 92,5 1,8 5,2 79,0 1,6 4,5 5 0,26 102,5 2,0 5,8 60,5 1,2 3,4 6 0,33 75,0 1,5 4,3 91,0 1,8 5,2 7 0,33 32,5 0,6 1,8 38,5 0,8 2,2 8 0,32 60,0 1,2 3,4 61,0 1,2 3,5 ⊘ 0, 28 ± 0, 05 70, 6 ± 25, 4 1, 4 ± 0, 5 4, 0 ± 1, 4 59, 4 ± 24, 7 1, 2 ± 0, 5 3, 4 ± 1, 4 Tabelle 5.3: Zyklovoltametrisch bestimmte Oberflächenvergrößerung für Gold- Nanopillars gemessen in 0, 15 M NaCl mit v =20 mV s und v = 100 mV s Um die effektive Oberflächenvergrößerung mittels Zyklovoltametrie in NaCl zu bestimmen, wurden nun die Zyklovoltamogramme 8 unterschiedlicher Nanopillar-Proben mit denen von 3 planaren Goldflächen verglichen. Die resultierenden Doppelschichtkapazitäten sind für die 8 Pillar-Elektroden in Tabelle 5.3 zu sehen, die Resultate der 3 planaren Goldreferenzen R1 bis R3 sind in Tabelle 5.4 zusammengefasst. Die hier verwendeten Nanopillar-Elektroden entsprachen in ihrer geometrischen Verteilung den Nanopillars, die in der vorherigen REM-Analyse analysiert wurden. Aus den Zyklovoltametrie-Daten der beiden Scangeschwindigkeiten wurde anschließend die gemittelte Doppelschichtkapazität bestimmt. Bei den Nanopillar-Elektroden betrug C v20 dl 70, 6 ± 25, 4 μF, und Cv100 dl lag bei 59, 4±24, 7 μF. Daraus ergab sich eine mittlere Kapazität für beide Scangeschwindigkeiten von 65, 0 ± 17, 7 μF. Für die planaren Goldreferenzen lagen die Doppelschichtkapazitäten dagegen für beide Scangeschwindigkeiten näher beieinander, und die mittlere Kapazität betrug 17, 6 ± 0, 6 μF. Aus diesen Daten ergab sich für Zyklovoltametrie in 0, 15 M NaCl eine Oberflächenvergrößerung durch Gold-Nanopillars von 3, 7 ± 1, 0 im Vergleich zu planaren Goldsubstraten. Probe C v20 dl [μF ] C v100 dl [μF ] R1 17,5 16,0 R2 17,5 18,5 R3 18,8 17,5 ⊘ 17, 9 ± 0, 6 17, 3 ± 1, 0 Tabelle 5.4: Kapazitäten für planare Goldsubstrate der Größe 0, 35 cm 2 in 0, 15 M NaCl mit v =20 mV s und v = 100 mV s