desorptionsverhalten

Desorptionsverhalten beschreibt, wie adsorbierte Moleküle oder Atome von einer Oberfläche abgelöst werden. Es ist ein zentrales Thema in der Oberflächenchemie, Katalyse, Umwelttechnik und Sensorik. Das Desorptionsverhalten steht im engen Zusammenhang mit dem Adsorptionsverhalten, da es die Balance zwischen Adsorption und Desorption bestimmt und damit die Oberflächenbelegung sowie die Dynamik von Reaktionen beeinflusst.

Kinetisch folgt Desorption typischerweise einer Abnahme der Desorptionsrate mit zunehmender Bindungstärke und kann als erste Ordnung in der Oberflächenabdeckung beschrieben werden, r_des = k_des·θ, wobei θ die Bebedingung der Oberfläche und k_des die mikrokinetische Konstante ist. Der Desorptionsprozess ist temperaturempfindlich und wird durch die Aktivierungsenergie E_des bestimmt: k_des = A·exp(-E_des/(RT)). Höhere Temperaturen fördern Desorption, niedrigere Temperaturen begünstigen Adsorption und Stabilisierung.

Unterscheidungen im Desorptionsverhalten ergeben sich aus der Art der Adsorption: Physisorption (schwache van-der-Waals-Bindungen) führt zu niedrigen Aktivierungsenergien, während Chemisorption (starke Bindungen) höhere E_des aufweist und oft zu langsameren oder teilweise irreversiblen Desorptionsprozessen führen kann. Oberflächenheterogenität, Deckung, Druck und Molekülgröße beeinflussen die Desorptionskinetik zusätzlich.

Experimentell werden Desorptionseigenschaften oft durch Temperature-Programmed Desorption (TPD), Infrarotspektroskopie oder Massenmessungen untersucht. TPD liefert Informationen über Aktivierungsenergien und Desorptionsmechanismen durch die Analyse von Peakformen und -positionen in Abhängigkeit von Temperatur. Anwendungen finden sich in der Charakterisierung von Katalysatoren, der Abscheidungstechnik, der Gasreinigung und der Sensorik.