A Novel Approach to the Study of Surface Oxidation States and Oxidation of Transition Metals by Auger Electron Spectroscopy

L$_{23}$ M$_{45}$ M$_{45}$/L$_{23}$ M$_{23}$ M$_{45}$, L$_{23}$ M$_{45}$ M$_{45}$/L$_{23}$ M$_{23}$ M$_{23}$ and L$_{23}$ M$_{23}$ M$_{45}$/L$_{23}$ M$_{23}$ M$_{23}$ Auger intensity ratios in transition metal oxides and sulphides are shown to be directly related to the number of valence electrons in the metal as well as to its oxidation state. The metal Auger intensity ratios provide a unique probe, independent of O (KLL) intensity, to study surface oxidation states of metals. These intensity ratios have been effectively employed to investigate surface oxidation of nickel, iron and copper. The oxidation studies have unravelled some interesting aspects of surface oxidation.

Photo-Electron Spectroscopic Studies Of The Adsorption Of Organic-Molecules With Lone Pair Orbitals On Transition-Metal Surfaces

Ultraviolet and x-ray photoelectron spectroscopy have been employed to investigate the adsorption of methanol, ethanol, diethylether, acetaldehyde, acetone, methyl acetate and methylamine on surfaces of Fe, Ni and Cu. All these molecules adsorb molecularly at low temperatures (≤100 K). Lone pair orbitals of these molecules are stabilized on these metal surfaces (by 0·4–1·0eV) due to molecular chemisorption. The molecules generally undergo transformations as the temperature is raised to 120 K or above. The new species produced seems to depend on the metal surface. Some of the product species identified are methoxy species, formaldehyde and carbon monoxide in the case of methanol and methyl acetate, ethoxy species in the case of ethanol and 2-propanol in the case of acetone.

High Resoulution Electron Microscopy of Chloritoid Minerals From Different Geological Melieu

Structural defects of three chloritoid minerals from distinet geologic melieu have been investigated by high resolution electron microscopy. X-ray powder and electron diffraction patterns indicate that the chloritoid from one geological source (A) is2M 1+2M2 monoclinic variant while those from another geological source (B) are 2M 2 monoclinic variants. In a typical one-dimensional lattice image of a crystal from sourceA, the 2M 2 matrix is broken by insertion of triclinic inter-growths. Another crystal with the 2M 2 matrix showed single, triple, quadruple and quintuple layers displaying an unusually high degree of disorder. Lattice images of 2M 2 monoclinic variants from sourceB yielded more homogeneous micrographs. The important finding from the present studies is that the chloritoid from sourceA is a severely disordered low-temperature intermediate phase in the conversion of the triclinic chloritoid to the high-temperature ordered monoclinic variants of sourceB. Severely disordered chloritoids, marking the beginning of low grade metamorphism, are generated as intermediates between the state of complete disordered arrangement towards the end of low grade metamorphism within the narrow stability range of 400°–500°C.

Synthesis of Azo Coupled Crown Ethers Containing Transition Metal and other Chromophoric Environments and Their Ion Complexation Properties

The crown ethers, 2,3-benzo-1,4,7,10,13-pentaoxa-cyclopentadeca-2-ene and 2,3, ll,12-dibenzo-l,4,7,10,13,16-hexaoxscyclooctadeca-2,11-diene are incorporated into H,N'-ethylenebis(acetylacetoneimino) nickel(II) and copper(II), phenol, and β-naphthol by diazo coupling reactions. The selective nature of the coupling reaction has-been demonstrated by the isolation of both asymmetric mono- and symmetric bis(glyoxalarylcrownhydrazoneimino) metal(II) complexes. An interesting binuclear complex containing two intramolecularly rearranged (glyoxal-hydrazonearylimino) metal(II) groups joined by 18-crown-6 result8 when bis(arenediazonium)-18-crown-6 is coupled with the metal(I1) Schiff bases. The substituted ethers form cationic salts with NaClO4, KCNS, NH4CNS, 14g(CNS)2 and Ca(CNS)2. All the synthesised ethers exhibit ion selectivity sequence as K+ > Na+ and Ca2+ > Mg2+.

Microbial life and deposits in paper machine circuits

Väitöskirjani käsittele mikrobien ja erilaisten kemikaalien rooleja saostumien ja biofilmien muodostumisessa paperi- ja kartonkikoneilla. "Saostuma" tässä työssä tarkoittaa kiinteän aineen kertymää konepinnoille tai rajapinnoille konekierroissa, jotka on tarkoitettu massasulppujen, lietteiden, vesien tai ilman kuljetukseen. Saostumasta tulee "biofilmi" silloin kun sen oleellinen rakennekomponentti on mikrobisolut tai niiden tuotteet. Väitöstyöni työhypoteesina oli, että i. tietämys saostumien koostumuksesta, sekä ii. niiden rakenteesta, biologisista, fysikaalis-kemiallisista ja teknisistä ominaisuuksista ohjaavat tutkijaa löytämään ympäristöä säästäviä keinoja estää epätoivottujen saostumien muodostus tai purkaa jo muodostuneita saostumia. Selvittääkseni saostumien koostumista ja rakennetta käytin monia erilaisia analytiikan työkaluja, kuten elektronimikroskopiaa, konfokaali-laser mikroskopiaa (CLSM), energiadispersiivistä röntgenanalyysiä (EDX), pyrolyysi kaasukromatografiaa yhdistettynä massaspektrometriaan (Py-GCMS), joninvaihtokromatografiaa, kaasukromatografiaa ja mikrobiologisia analyysejä. Osallistuin aktiivisesti innovatiivisen, valon takaisinsirontaan perustuvan sensorin kehittämistyöhön, käytettäväksi biofilmin kasvun mittaukseen suoraan koneen vesikierroista ja säiliöistä. Työni osoitti, että monet paperinvalmistuksessa käytetyistä kemikaaleista reagoivat keskenään tuottaen orgaanisia tahmakerroksia konekiertojen teräspinnoille. Löysin myös kerrostumia, jotka valomikroskooppisessa tarkastelussa oli tulkittu mikrobeiksi, mutta jotka elektronimikroskopia paljasti alunasta syntyneiksi, alumiinihydroksidiksi joka saostui pH:ssa 6,8 kiertokuitua käyttävän koneen viiravesistä. Monet paperintekijät käyttävät vieläkin alunaa kiinnitysaineena vaikka prosessiolot ovat muuttuneet happamista neutraaleiksi. Sitä pidetään paperitekijän "aspiriinina", mutta väitöstutkimukseni osoitti sen riskit. Löysin myös orgaanisia saostumia, joiden alkuperä oli aineiden, kuten pihkan, saippuoituminen (kalsium saippuat) niin että muodostui tahmankasvua ylläpitävä alusta monilla paperi- ja kartonkikoneilla. Näin solumuodoiltaan Deinococcus geothermalista muistuttavia bakteereita kasvamassa lujasti teräskoepalojen pintaan kiinnittyneinä pesäkkeinä, kun koepaloja upotettiin paperikoneiden vesikiertoihin. Nämä deinokokkimaiset pesäkkeet voivat toimia jalustana, tarttumisalustana muiden mikrobien massoille, joka selittäisi miksi saostumat yleisesti sisältävät deinokokkeja pienenä, muttei koskaan pääasiallisena rakenneosana. Kun paperikoneiden käyttämien vesien (raakavedet, lämminvesi, biologisesti puhdistettu jätevesi) laatua tutkitaan, mittausmenetelmällä on suuri merkitys. Koepalan upotusmenetelmällä todettu biofilmikasvu ja viljelmenetelmällä mitattu bakteerisaastuneisuus korreloivat toisiinsa huonosti etenkin silloin kun likaantumisessa oli mukana rihmamaiseti kasvavia bakteereja. Huoli ympäristöstä on pakottanut paperi- ja kartonkikoneiden vesikiertojen sulkemiseen. Vesien kierrätys ja prosessivesien uudelleenkäyttö nostavat prosessilämpötilaa ja lisäävät koneella kiertävien kolloidisten ja liuenneiden aineiden määriä. Tutkin kiertovesien pitoisuuksia kolmessa eriasteisesti suljetussa tehtaassa, joiden päästöt olivat 0 m3, 0,5 m3 ja 4 m3 jätevettä tuotetonnia kohden, perustuen puhdistetun jäteveden uudelleen käyttöön. Nollapäästöisellä tehtaalla kiertovesiin kertyi paljon orgaanisesti sidottua hiiltä (> 10 g L-1), etenkin haihtuvina happoina (maito-, etikka-, propioni- ja voi-). Myös sulfaatteja, klorideja, natriumia ja kalsiumia kertyi paljon, > 1 g L-1 kutakin. Pääosa (>40%) kaikista bakteereista oli 16S rRNA geenisekvenssianalyysien tulosten perusteella sukua, joskin etäistä (< 96%) ainoastaan Enterococcus cecorum bakteerille. 4 m3 päästävältä tehtaalta löytyi lisäksi Bacillus thermoamylovorans ja Bacillus coagulans. Tehtaiden saostumat sisälsivät arkkeja suurina pitoisuuksina, ≥ 108 g-1, mutta tunnistukseen riittävää sekvenssisamanlaisuutta löytyi vain yhteen arkkisukuun, Methanothrix. Tutkimustulokset osoittivat että tehtaan vesikiertojen sulkeminen vähensi rajusti mikrobiston monimuotoisuutta, muttei estänyt liuenneen aineen ja kiintoaineen mineralisoitumista.

A convenient sample preparation protocol for scanning electron microscope examination of xylem-occluding bacterial biofilm on cut flowers and foliage

Microbes and their exopolysaccharides (EPS) can block xylem vessels, thereby increasing the hydraulic resistance and decreasing the vase life of cut flowers and foliage. Scanning electron microscopy (SEM) provides a powerful tool for investigation of bacteria-induced xylem occlusion. However, conventional preparation protocols for SEM involving chemicals can cause loss of hydrated EPS material, and thereby damage the bacterial biofilms during dehydration. A modified chemical fixation protocol involving pre-fixation with 75 mM lysine plus 2.5% glutaraldehyde followed by the normal fixation in 3% glutaraldehyde was, therefore, tested for improved preservation of bacterial biofilm at the stem-ends of cut Acacia holosericea foliage stems. Stem-end segments with different stages of bacterial growth were obtained from stems stood into water. The lysine-based protocol was compared with four other processing protocols of critical point drying (CPD) without fixation (control), freeze-drying (FD), conventional chemical fixation followed by drying with hexamethyldisilazane (HMDS), and conventional chemical fixation with CPD. The non-fixed control. FD and the glutaraldehyde fixation with HMDS drying gave poor preservation of hydrated material, including bacterial EPS. Conventional glutaraldehyde fixation followed by CPD was superior to these three methods in terms of better preserving the EPS. However, this fourth method gave condensation of biofilms during dehydration. In contrast, the modified lysine-based protocol resulted in superior preservation of EPS and biofilm structure. Thus, this fifth method was the most appropriate for examination of bacterial stem-end blockage in cut ornamentals. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Adsorption of carbon monoxide on the surfaces of polycrystalline transition metals and alloys: electron energy loss and ultraviolet photoelectron spectral studies1

Adsorption of CO has been investigated on the surfaces of polycrystalline transition metals as well as alloys by employing electron energy loss spectroscopy (eels) and ultraviolet photoelectron spectroscopy (ups). CO adsorbs on polycrystalline transition metal surfaces with a multiplicity of sites, each being associated with a characteristic CO stretching frequency; the relative intensities vary with temperature as well as coverage. Whilst at low temperatures (80- 120 K), low coordination sites are stabilized, the higher coordination sites are stabilized at higher temperatures (270-300 K). Adsorption on surfaces of polycrystalline alloys gives characteristic stretching frequencies due to the constituent metal sites. Alloying, however, causes a shift in the stretching frequencies, indicating the effect of the band structure on the nature of adsorption. The up spectra provide confirmatory evidence for the existence of separate metal sites in the alloys as well as for the high-temperature and low-temperature phases of adsorbed CO.