Příprava a charakterizace tenkých vrstev oxidu zirkonu na povrchu oxidu ceru

• Název práce v češtině: Příprava a charakterizace tenkých vrstev oxidu zirkonu na povrchu oxidu ceru
• Název v anglickém jazyce: Preparation and characterization of thin zirconium oxide layers on the surface of cerium oxide
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.
• Řešitel: Jan Mackovčák - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 24.10.2023
• Datum zadání: 24.10.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 06.11.2023

Zásady pro vypracování

1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s dostupnými experimentálními metodami.
3) Příprava monokrystalického substrátu v ultra-vysokém vakuu.
4) Příprava epitaxních vrstev oxidu ceru na vybraném substrátu.
5) Depozice Zr na připravené povrchy oxidu ceru.
6) Charakterizace připravených vzorků pomocí dostupných experimentálních metod.
7) Vyhodnocení výsledků.
8) Sepsání bakalářské práce.

Seznam odborné literatury

[1] A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials. Imperial College Press, London (2002), ISBN: 978-1-78326-131-4 
[2] B. Voightlaender, Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0
[3] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0
[4] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265
[5] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935 
[6] J. Kašpar, P. Fornasiero, M. Graziani, Catal. Today, 50, 285–298 (1999)
[7] S. Hu et al., J. Phys. Chem. C, 119, 18257−18266 (2015)

Předběžná náplň práce

Oxid ceru je dobře známý a široce používaný materiál díky své schopnosti snadno ukládat a následně uvolňovat kyslík [1]. Tato vlastnost ho předurčuje k využití v různých katalytických aplikacích (oxidace CO, water-gas-shift, reformace uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy jako jsou platina, rhodium a nikl [4, 5]. Je známo, že katalytickou aktivitu oxidu ceru v některých reakcích lze zvýšit přidáním oxidu zirkonu [6-7]. 
V rámci této bakalářské práce budou připraveny tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na monokrystalu Pt(111) nebo Cu(111). Na tyto vrstvy bude postupně napařeno různé množství zirkonu a vzorky budou ohřáty v UHV nebo za přítomnosti kyslíku. Povrchová struktura a čistota připravených vrstev budou kontrolovány pomocí dostupných in-situ metod: nízkoenergetická elektronová difrakce (LEED), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a skenovací tunelová mikroskopie (STM). Cílem práce bude optimalizace přípravy ultra-tenkých modelových vrstev ZrOx/CeO2 a jejich strukturní a chemická charakterizace.