Surface analysis of polymers and catalysts

Summary The use of solid-state mass spectrometry for studying polymers is evaluated. Structural differences between polymers can be obtained by laser mass spectrometry by observing fingerprint-like spectra in the range m/z<250. Secondary-ion mass spectra (SIMS) revealed fragments that show the spacing of the repeat unit of the polymer up to m/ z 3,500. Oligomer distributions of low molecular weight polymers can be estimated by laser mass spectrometry. The order of monomer addition can be estimated by measuring three-carbon fragment ions in polyvinylidene fluoride. The value of SIMS for studying surface reactions is reviewed. Detection of surface impurities on polymer surfaces is possible using the laser microprobe LAMMA-1000. The specific example discussed involves detecting dye molecules on polystyrenes.The use of X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) for the study of supported catalysts is evaluated. Variations of the surface structure and reactivity of the deposited phase, brought about by changing the active phase loading, some preparation variables or by modifying the carrier, were monitored by ESCA. The results were compared to those obtained from classical methods such as transmission electron microscopy, chemisorption and gravimetric measurements; they correlated with catalytic behavior.

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Oberflächenanalyse von Polymeren und Katalysatoren

Zusammenfassung Der Einsatz der Festkörper-Massenspektrometrie zur Untersuchung von Polymeren wird bewertet. Strukturunterschiede bei Polymeren können durch Laser-Massenspektrometrie erhalten werden, indem fingerprintähnliche Spektren im Bereich m/z < 250 beobachtet werden. Sekundärionen-Massenspektren (SIMS) offenbaren Fragmente, welche die Länge der Basiszellen bei Polymeren bis zu m/z-Werten von 3500 anzeigen. Oligomerverteilungen von Polymeren mit kleinerem Molekulargewicht können durch Laser-Massenspektrometrie beurteilt werden. Der Grad einer Monomerenaddition kann durch Messung von C₃-Fragment-Ionen in Polyvinylidenfluorid erkannt werden. Ein Überblick über die Bedeutung von SIMS für die Untersuchung von Oberflächenreaktionen wird gegeben. Der Nachweis von Verunreinigungen auf Polymer-Oberflächen gelingt durch den Einsatz der Laser-Mikrosonde LAMMA-1000. Das angeführte Beispiel enthält auch den Nachweis von Farbstoffmolekülen auf Polystyrolen.Die Anwendung der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (ESCA) zur Untersuchung von Trägerkatalysatoren wird ebenfalls bewertet. Änderungen der Oberflächenstruktur und der Reaktivität der aufgebrachten Phase, die durch Änderungen der Phasenbeschichtung oder gewisser Präparationsparameter oder durch Trägermodifizierung verursacht wurden, sind mit Hilfe von ESCA kontrolliert worden. Die Ergebnisse wurden mit denen verglichen, die mit Hilfe klassischer Methoden gewonnen wurden, wie Transmissionselektronenmikroskopie, Chemiesorption und gravimetrische Bestimmungen; sie korrelieren mit dem katalytischen Verhalten.