Extensive research has been performed on the interaction of dithiocarbonates (xanthate) with a wide variety of substrates. This study the focuses on the interaction of trithiocarbonates (TTC) with pyrite and copper. The mechanism of adsorption of the xanthate is compared to that of the TTC. For the xanthate to adsorb it is necessary for an oxidant to be present, since xanthate adsorbs via charge transfer processes (electrochemical processes). It was found by the use of cyclic voltammetry and contact angle measurements that collector adsorption of the TTC can occur in both oxidising and reducing (thus the absence of an oxidant) conditions. Neither the TTC monomer nor the dimer could be detected on the surface by the use of Raman spectroscopy. The collector species on the surface was the TTC decomposition products namely the thiol or thiolate. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) confirmed that the TTC can interact under oxidising and reducing conditions. EIS showed that the rate of adsorption of the collector species for anodic currents increases relatively to the rate of adsorption for cathodic currents. Different adsorption mechanisms are realised for the different polarisation conditions. It is postulated that the TTC species serves as an intermediate for the adsorption of the thiol or thiolate on the surface, ultimately rendering the surface hydrophobic. Decomposition tests, performed by employing UV/Vis spectroscopy, indicated that the TTC is very unstable between a pH of 4 and 11. The thiol or thiolate however does not readily adsorb onto the substrates (indicated by the EIS measurements). Microflotation tests confirmed the thiolate’s inability to render pyrite hydrophobic. The microflotation tests also indicated that the TTC became less effective in recovering pyrite after it was left to decompose for a couple of hours. / Dissertation (MSc (Metallurgy))--University of Pretoria, 2008. / Materials Science and Metallurgical Engineering / unrestricted

<p>Hypersonic flow conditions, such as temperature, pressure, and flow velocity, are challenging to measure on account of the extreme conditions experienced by a craft moving above Mach 5. At Mach 5, the temperature in stratospheric air behind a normal shock wave exceeds temperatures of 1,300 K, and as the craft speed increases, so does the temperature. At these temperatures and conditions, traditional measurement techniques such as thermocouples and pressure transducers either alter the flow path, affecting the measurement, or they do not survive the external conditions. As such, there is interest in investigating alternative ways to measure flow properties. This thesis focuses on the implementation of several optical measurement techniques designed to determine the flow temperature, density gradient, and flow velocity in a detonation driven shock tube. A detonation driven shock tube was chosen for the project as it reliably creates high-speed, low-density, gas flows that are reminiscent of hypersonic conditions. </p><p>The first optical measurement technique implemented was background oriented schlieren, a measurement technique that quantitatively provides density gradient data. Experimental data obtained at pressures up to 3,000 psia resulted in density gradients at the exit of the detonation tube in good agreement with the literature.</p><p>The detonation tube was also fitted with two fiber optic ports to gather chemiluminescence thermometry data. Both a Stellarnet Black-Comet spectrometer and a Sydor Ross 2000 streak camera were used to capture spectroscopic data at these ports, in order to determine the detonation speed and the rotational temperature of the intermediate OH* combustion products. The Stellarnet spectrometer did not have a fast enough data capture rate to gather reliable data. While the streak camera captured data quickly, we had difficulty gathering enough light from the combustion event and the gathered data was very noisy. The streak camera did however capture the time duration of the full combustion event, so if the fiber connector ports are improved this data taking method could be used in the future to gather rotational temperature data. Both measurement techniques provided some unintrusive measurements of high-speed flows, and improvements to the data taking system could provide much needed information on hypersonic flow conditions. </p>

The presented diploma thesis deals with the extraction and storage stability of lipophilic pigments produced by selected strains of yeasts and algae. In this thesis, there was studied the influence of the selected solvents on the efficiency of extraction, as well as the effect of ambient temperature on the stability of the pigments during storage. The work is divided into two main parts, theoretical and practical part. In the theoretical part knowledge about algae, yeasts and their cultivation parameters is summarized. Furthermore, some information regarding the selected lipid metabolites, their properties and possibilities of application in various branches of industry is mentioned. The practical part deals with the preparation of extracts and stability tests. Extracts were prepared from selected biomass samples in solvents suitable for applications in food industry or cosmetics (ethanol and hexane). Subsequently, the long-term stability tests lasting 4 months and short-term stability tests lasting a total of 28 days were performed on these extracts. The pigments were determined by HPLC and spectrophotometrically, the fatty acid content was determined by GC. For the extraction of pigments from biomass, in the most cases ethanol appears to be the optimal solvent. However, for lipid extraction from biomass, hexane appears to be the optimal solvent for a significant number of samples. In most samples, storage in the freezer showed the most favourable effect on pigment stability, but some samples showed comparable stability even when stored in the refrigerator.

The aim of the Diploma thesis is to consider an influence of soil management (rotation of crops on arable land and grassland) to quantity and quality of humic substances. These properties are depended not only upon way of soil management, but also upon climatic effects, such are rainfall, temperature, elevation above sea-level, level of underground water and content of clay. Significantly influenced factors are content and form of organic carbon which is very tightly bonded to humic substances. In this work the humic acids content and properties progression was studied in given time period. Also the effect of crop rotations to changes of physical and chemical properties of humic acids in soil environment was observed. Diploma thesis was realized in co-operation with Mendel University in Brno, which supplied elaborating samples. Studied soil samples were taken from humus horizon Cambisol modal Vatín during years 1999–2006, always in autumn. Individual samples were characterized by available analytical methods, which are generally used in humic substances research area. They are especially fluorescence spectrometry, UV-VIS and infrared spectrometry and acid-base and conductometric titrations.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß der Oberflächeneigenschaften der verwendeten oxidischen Katalysatoren mit sauren Oberflächenzentren, der Elektrophilie des oberflächengenerierten Carbeniums und der Nucleophilie des Nucleophils auf die Reaktivität carbokationischer Zwischenstufen bei heterogen induzierten Reaktionen untersucht. Dazu wurde die modifizierte Geschwindigkeitskonstante k´ der Reaktion von oberflächengeneriertem Triphenylmethylium mit Nucleophilen bestimmt. Es konnte gezeigt werden, daß der Wert für k´ mit zunehmender Acidität, ausgedrückt durch den a-Wert des Katalysators, mit abnehmendem pKR+ des oberflächengenerierten Carbeniums und mit zunehmender Nucleophilie N des Nucleophils ansteigt. Dies ließ den Schluß zu, daß Konzepte wie z.B. die pKR+-Skala, die für Carbeniumionen in Lösung entwickelt wurden, qualitativ auf oberflächengenerierte Carbeniumionen übertragbar sind. Die Umsetzungen von auf Alumosilikaten generiertem Styrylium mit Aromaten ergaben, daß der Anteil des 1,1-Diphenylethanderivats im Verhältnis zu den ebenfalls gebildeten Styroldimeren mit zunehmender Nucleophilie N des Aromats zunahm. Untersuchungen zur Struktur und Konzentration von oberflächengeneriertem Triphenylmethylium bei Verwendung unterschiedlicher Katalysatoren und Triphenylmethyliumprecursoren wurden mittels UV-Vis- sowie Emissionsspektroskopie durchgeführt. Dabei hatte der verwendete Triphenylmethyliumprecursor keinen, der zur Aktivierung des Precursors verwendete Katalysator jedoch Einfluß auf die Struktur des oberflächengenerierten Triphenylmethyliums. Daraus wurden Vorschläge zur Wechselwirkung des Triphenylmethyliumprecursors mit den aciden Oberflächenzentren des Katalysators entwickelt. Es konnte weiterhin gezeigt werden, daß die Triphenylmethyliumkonzentration auf der Oberfläche von Aerosil® 300 linear von der eingesetzten Masse und der damit korrespondierenden BET-Oberfläche abhängt. / The relative rate constant k´ (s-1m-2) of the surface mediated hydride transfer reaction of 1,4-cyclohexadiene towards triphenylmethylium is significantly dependend on the nature of the solid acid catalyst used. This hydride transfer reaction has been studied to be catalysed by various moderatly strong acid catalysts, e.g. silicas, aluminas, alumosilicates and titan dioxide particles. For the kinetic measurements the triphenylmethylium was generated by chemisorbing chloro triphenylmethane to the solid acid catalyst. The individual pseudo first order rate constant k (s-1) of the hydride transfer reaction increases linearly with the amount of the solid acid catalyst. k´ is then determined as quotient of k through the product of the used amount of the catalyst and its specific BET surface area. The k´ value was used as the reference parameter in order to quantify the catalytic activity of a solid acid.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese Lewis-basenstabilisierter cis-Bis(alkinyl)Platin-Komplexe basierend auf Bis(alkinyl)-Komplexen des Typs [Pt](CCR)2 {[Pt] = (bipy)Pt; R = 2-Ethinylpyridin}und deren Reaktionsverhalten gegenüber frühen bzw. späten Übergangsmetallsalzen. Des Weiteren wird die Synthese der Lewis-basenstabilisierten Bis(alkinyl)-Komplexe von Ni(II) und Co(II) sowie der Bis(alkinyl)-Komplexe von Hg(II) und Cd(II) beschrieben. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Synthese des 1-(Diphenylphosphino)-1´-(terpyridinyl)ferrocens. Es stellt einen repräsentativen Vertreter der 1,1´-funktionalisierten Ferrocenderivate dar und dient als Ausgangsverbindung für die im Verlauf der Arbeit vorgestellten heterobi-, tri- und tetrametallischen Systeme. Durch den unterschiedlichen Charakter der Funktionalisierung in 1- (PPh2) und 1´-Position (terpy) ist das Molekül auf die speziellen Ansprüche der verschiedensten Übergangsmetalle [Au(I), Rh(I), Cu(I) bzw. Pt(II), Pd(II) und Ru(II)] eingestellt. Mittel cyclovoltammetrischer Messungen wird die elektrochemische Beeinflussung der Metallzentren untereinander untersucht.

Eine Reihe 3-(p-X-phenyl)-Thiophenmonomeren (X = -H, -CH3, -OCH3, -COCH3, -COOC2H5, -NO2) wurde elektrochemisch polymerisiert, um Filme zu erhalten, die umkehrbar reduziert und oxidiert werden konnten (n-und p-dotiert wurden). Die Oxidationspotentiale der Monomere und die formalen Potentiale der n und p-Dotierprozesse der Polymere wurden mit Resonanz- und induktiven Effekten der Substituenten (Hammett konstanten) am Phenylring sowie semiempirisch errechneten Bildungswärmen der Monomereradikalkationen korreliert. Außerdem wurden die Oxidationspotentiale mit den Ionisierungspotentialen der Monomere verglichen, die über die Dichtefunktionialtheorie (DFT) errechnet wurden, die der Energie für das Erzeugen der Radikalkationen entsprechen. Um theoretische Grundlagen für die Einstufen-Bildung regioregulär -konjungierter Oligo- und Polythiophene zu erhalten, wurden die elektronischen Zustände von 3-Phenylthiophen-Derivaten anhand von Molekülorbitalberechnungen auf Grundlage der Dichtefunktionaltheorie mit Becke’s Drei-Parameter-Funktion (B3LYP), sowie mit den Basissätzen 6-31G(d) und 3-21G(d) erklärt. Die Reaktivität der Verknüpfung von mono- und oligo-3-Phenylthiophenen wurde von den berechneten ungepaarten Elektronenspindichten der entsprechenden Radikal-Anionen abgeleitet. Die Ionisierungspotentiale, die den Energien zur Erzeugung der Radikal-Anionen während der Oxidation entsprechen, wurden abgeschätzt. Die aus den 3-Phenylthiophenen entstandenen regioselektiven Hauptprodukte können gut durch die Größe der Spindichten erklärt werden. Da die Verknüpfungsreaktion an der zwei-Position des Thiophnrings (C-2) sterisch durch die Phenylgruppe und den Thiophenring gehindert ist, startet die Initiierung der 3-Phenylthiophene über die Bildung eines Kopf-Schwanz-Dimers. Folglich spielt das Kopf-Schwanz-Dimer eine wichtige Rolle bei den Wachstumsreaktionen der 3-Phenylthiophene. Die Ursache dafür liegt darin, dass das Kopf-Schwanz-Dimer in 5-Position die höchste Spin-Dichte besitzt und die Wahrscheinlichkeit einer Kopf-Kopf-Verknüpfung aufgrund der sterischen Hinderung zwischen dem Thiophenring und der Phenylgruppe gering ist. Polymerfilme von 3-Phenylthiophenderivaten, die durch elektrochemische Polymerisation synthetisiert wurden, sind in situ und ex situ durch Resonanz-Raman-Spektroskopie bei verschiedenen Anregungswellenlängen, sowie durch in situ und ex situ UV-Vis Spektroskopie analysiert wurden. Die Entwicklung der in situ UV-Vis-Spektren der Polymer von 3-Phenylthiophene nach der Dotierung wird durch ähnliche Eigenschaften gekennzeichnet, wie für viele Polythiophene mit einem hohen Grad der Konjugation beobachtet. Während der schrittweisen Oxidation der Poly-3-phenylthiophen Filme verringert sich die Intensität der Absorption wegen des Überganges bei 450-566 nm und ein neues ausgedehntes Absorptionsband, das auf (bi)polaron Zustände bezogen wird erscheint bei ungefähr 730-890 nm. Andererseits wird während der Oxidation (p-Dotierung) des Poly3-phenylthiophen Filmes eine blau/hypsochrome Verschiebung für beide Absorptionsbänder beobachtet . Es wird durch die Tatsache erklärt, dass ein Polymer eine Verteilung der Kettenlängen enthält und die längste Polymer kette (dessen Absorption bei niedriger Energie auftritt), bei niedrigeren Potentialen zu oxidieren beginnt. Die elektrochemischen Bandlücken der Derivate von 3-Phenylthiophen sind durch zyklische Voltametrie gemessen worden. Der Effekt der Substituenten auf den Oxidations-/Reduktions- potentiale wird besprochen. Bei Bandlücken, die durch zyklische Voltammetrie erhalten wurden, hat sich herausgestellt, dass sie im Allgemeinen höher liegen als optische Bandlücken. Erste Resultate der in situ Resonanz-Raman-Spektroskopie, von dem elektrochemisch erzeugten Polymerderivate von 3-Phenylthiophen Filmen auf einer Platinelektrode, in einer organischen Elektrolytlösung, werden berichtet. Beobachtete Raman Banden werden zugewiesen; gegründet auf diesen Resultaten werden die zuvor angenommenen molekularen Strukturen diskutiert. / A series of 3-(p-X-phenyl) thiophene monomers (X= –H, –CH3, –OCH3, –COCH3, –COOC2H5, –NO2) was electrochemically polymerized to furnish polymer films that could be reversibly reduced and oxidized (n- and p-doped). The oxidation potentials of the monomers and formal potentials of the n- and p-doping processes of polymers were correlated with resonance and inductive effects (Hammett constants) of the substituents on the phenyl ring as well as the semiempirically calculated heats of formation of the monomer radical cations. Moreover, the oxidation potentials of the monomers were correlated with the ionization potentials of the monomers calculated via density functional theory (DFT), which correspond to the energies for generating radical cations during oxidative processes. For obtaining a theoretical basis for the one-step formation of regioregular –conjugated oligo-and polythiophenes, the electronic states of 3-phenylthiophene derivatives were elucidated by molecular orbital calculations using density functional theory with the Becke-type three parameters functional (B3LYP), the 6-31G(d), and 3-21G(d) basis sets. The reactivity for coupling reaction of mono- and oligo-3-phenylthiophenes are inferred from the calculated unpaired electron spin densities of the respective radical cations, and the ionization potentials which correspond to the energies for generating radical cations during oxidative processes were estimated. The major regioselective products of the oligomerization of 3-phenylthiophene can be well understood in terms of the magnitude of spin densities. Since the steric hindrance between the phenyl group and thiophene ring interferes with the coupling reaction occurring between 2-postions (C–2) of thiophene rings, the initiating reaction of 3-phenylthiophene is generaton of a head-to-tail (HT) dimer. Thus, the head-to-tail (HT) dimer plays an important role in the propagation reactions of 3-phenylthiophene. This originates from the highest spin density at the 5- position of the HT dimer and low probability of the HH coupling due to the steric hindrance between thiophene ring and phenyl group. Polymer films of the 3-phenylthiophene derivatives prepared by electrochemical polymerization were analyzed, in situ and ex situ, with resonance Raman spectroscopy using several excitation wavelengths as well as in situ and ex situ UV-Vis-spectroscopy. The evolution of the in situ UV-Vis-spectra of poly 3-phenylthiophene derivatives upon doping is characterized by similar features as observed for many polythiophenes with high degree of conjugation. During stepwise oxidation of the poly-3-phenylthiophene films the intensity of the absorption due to the transition around 450–566 nm decreases and a new broad absorption band related to (bi)polaron states appears around 730-890 nm. On the other hand, during the oxidation (p-doping) of the poly-3-phenylthiophene films a blue/hypsochromic shift is observed for both absorption bands. It is explained by the fact that a polymer contains a distribution of chain lengths, and the longest polymer chains (the absorption of which occurs at lower energies) start to oxidize at lower potentials. The electrochemical bandgaps of 3-phenylthiophene derivatives have been measured by cyclic voltammetry. The effect of substituents on the oxidation / reduction potentials is discussed. Bandgaps obtained by cyclic voltammetry have been found to be in general higher than optical bandgaps. Preliminary results of in situ resonance Raman spectroscopy of electrochemically generated poly-3-phenylthiophene derivatives films on a platinum electrode exposed to an organic electrolyte solution are reported. Observed Raman bands are assigned; based on these results previously suggested molecular structures are discussed.

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese und Charakterisierung von chiralen 1,2- und 1,3-diolfunktionalisierten solvatochromen Chromophoren vorgestellt. Als chromophore Systeme wurden Nitroaniline, SCHIFFsche Basen, Azofarbstoffe und Merocyanine gewählt. Das solvatochrome Verhalten der diolfunktionalisierten Verbindungen wurde mittels LSER (linear solvation energy realtionship) unter Verwendung der Lösungsmittelparameter nach KAMLET-TAFT und CATALÁN quantifiziert. Der Einfluss der Diolfunktion auf die Kristallstruktur der Nitroanilinderivate wurde über Einkristallröntgenstrukturanalyse untersucht und nach der Graph Set Methode von ETTER beschrieben. Es erfolgte eine Kondensation ausgewählter diolfunktionalisierter Bausteine mit verschieden substituierten Arylboronsäuren. Ein besonderes Augenmerk wurde auf den Einfluss des Boratoms und der Ringgröße des resultierenden Boronsäureesters, auf das solvatochrome Verhalten sowie das Reaktionsverhalten gegenüber Fluorid, Cyanid und Acetat gelegt. Weiterhin erfolgte die Verknüpfung von diolfunktionalisierten Chromophoren mit chromophoren Arylboronsäuren zu Bis-Chromophoren, deren Eigenschaften ebenfalls studiert wurden.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von amid- und esterfunktionalisierten Aminen. Dabei steht vor allem die Verwendung dieser Verbindungsklasse als Ionophore in der chemischen Sensorik im Vordergrund. Durch geeignete Voruntersuchungen, wie die Bestimmung der Lipophilie und UV/Vis-Spektroskopie, war es möglich, eine Selektion der Vielzahl von synthetisierten Ionophoren durchzuführen. Dennoch war es nur durch systematische Untersuchungen erreichbar, die für den Einsatz in der ISE am besten geeigneten Ionophore zu bestimmen. Die Anwendung als Katalysatorträgermoleküle für die Suzuki-Miyaura-Reaktion wurde nur von den ferrocenfunktionalisierten Molekülen in Betracht gezogen. Diese wurden an Palladiumallylchlorid koordiniert und auf ihr katalytisches Verhalten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass mit Zunahme der funktionellen Endgruppen im Molekül ein negativer dendritischer Effekt auftritt.

>Magister Scientiae - MSc / Organic-inorganic lead-based perovskite has exhibited great performance in the past few years. However, the lead (Pb) embedded in those compounds is a significant drawback to further progress, due to its environmental toxicity. As an alternative, tin (Sn) based-perovskites have demonstrated promising results in terms of electrical and optical properties for photovoltaic devices, but the oxidation of tin ion- from stannous ion (Sn2+) to stannic ion (Sn4+) presents a problem in terms of performance and stability when exposed to ambient conditions. A more feasible approach may be in a Pb-Sn binary metal perovskite in pursuit of efficient, stable perovskite solar cells (PSCs) with reduced Pb-content, as compared to pure Pb- or Sn-based PSCs. Here, we report on the deposition of a Pb-Sn binary perovskite by sequential chemical vapor deposition.