In this thesis, ionic liquid (IL) bulk properties, the IL/vacuum interface and the IL/solid interface were investigated, primarily using angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy (ARXPS) under ultrahigh vacuum (UHV) conditions. ILs represent a class of materials with unique physico-chemical properties leading to a myriad of potential applications. Many of these take advantage of the extremely low vapour pressure, in particular of aprotic ILs, to fabricate permanent, non-volatile liquid coatings of solid materials. The research carried out herein focused on issues related to thin IL coatings, in particular concerning new catalytic concepts such as the supported ionic liquid phase (SILP) and solid catalyst with ionic liquid layer (SCILL) systems. In addition to ion-ion interactions within the IL film, IL/gas and IL/solid interfaces have been shown to significantly contribute to the overall performance of these catalytic materials. As a first step, the electronic structure of ten 1-methyl-3-octylimidazolium ([C8C1Im]+)-based ILs with different anions was investigated, focusing on anion-cation interactions. Through a cooperative effort using ARXPS as well as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and density-functional-theory (DFT) calculations, distinct interaction schemes between anion and cation were derived. For the same set of ILs, the IL/vacuum interface was investigated by ARXPS concerning both surface composition and enrichment effects. The findings on bulk and surface properties formed the basis the first detailed ARXPS investigations of the IL/solid interface, which represent the main part of this thesis. To access the thus far largely unexplored IL/solid interface, a physical vapour deposition process (IL-PVD), was used to deposit ultrathin IL layers on the substrates of interest. This approach, in combination with ARXPS, enabled the investigation of (1) the electronic interactions between the IL and the support material, (2) the arrangement of ions at the IL/solid interface, and (3) the growth characteris¬tics of ultrathin IL films on a given support material.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche Systeme ionischer Flüssigkeiten (ionic liquids, ILs) erforscht. Dabei kam in erster Linie winkelaufgelöste Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (angle-resolved X-ray photoelectron spectroscopy, ARXPS) zum Einsatz. Neben der Bestimmung grundlegender IL Volumen- und Oberflächeneigenschaften an makroskopisch dicken IL-Filmen stellten die Untersuchungen an ultradünnen IL-Filmen auf ausgewählten Festkörperoberflächen unter Ultrahochvakuum(UHV)-Bedingungen den Schwerpunkt dieser Arbeit dar. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden Volumeneigenschaften (spezifische elektronische Wechselwirkungen zwischen den Ionen) und die Flüssigkeits-Vakuum-Grenzfläche in Bezug auf Oberflächenzusammensetzung und Molekulare Anreicherungseffekte untersucht. Im Hauptteil dieser Arbeit wurde die IL/Festkörpergrenzfläche untersucht, indem ultradünne IL-Filme mittels eines Verdampfungs-Rekondensationsprozesses auf ausgewählte Substrate aufgebracht wurden. Bei den Untersuchungen wurde hautpsächlich auf elektronische Wechselwirkungen, molekulare Anordnung und das Wachstumverhalten der IL eingegangen.