Adsorption geometry and protective properties of phenylphosphonic acid on inorganic materials

Abstract

The thesis investigates the adsorption and thermal stability of phenylphosphonic acid (PPA) on Cu(111) and cerium oxide films of different stoichiometry, composition, and morphology. A combination of advanced analytical methods based mostly on photoelectron spectroscopy and DFT calculations showed that the binding of PPA to the selected inorganic substrates is generally through the phosphonate group, while the decomposition temperature and mechanism are defined by the type of material. The influence of the molecular coverage and deposition techniques on the stability of the PPA adlayers on cerium oxide was also evaluated. PPA was found to improve the oxidation resistance of Cu(111) in the ambient atmosphere and to inhibit the surface reduction of polycrystalline cerium oxide films during thermal treatment. Overall, the results provide a comprehensive understanding of the binding of PPA to copper and cerium oxide, allowing further development of functionalization strategies for inorganic materials by phosphonic acids.

Práce se zabývá adsorpcí a tepelnou stabilitou kyseliny fenylfosforečné (PPA) na povrchu Cu(111) a vrstev oxidu ceru o různé stechiometrii, složení a morfologii. Kombinace pokročilých analytických metod založených především na fotoelektronové spektroskopii a DFT výpočtech ukázala, že vazba PPA na vybrané anorganické substráty probíhá obecně přes fosforylovou skupinu, zatímco teplota a mechanismus rozkladu jsou určeny typem materiálu. Byl také vyhodnocen vliv molekulárního pokrytí a depozičních technik na stabilitu PPA na oxidu ceru. Bylo zjištěno, že PPA zvyšuje odolnost proti oxidaci Cu(111) v okolní atmosféře a zabraňuje povrchové redukci polykrystalických vrstev oxidu ceru při tepelném zpracování. Celkově výsledky umožňují komplexní pochopení vazby PPA na měď a oxid ceru, což je nezbytné pro další vývoj strategií funkcionalizace anorganických materiálů pomocí derivátů kyseliny fosforečné.