Studium reaktivity modelových katalyzátorů reducibilních oxidů dopovaných kovy
| Název práce v češtině: | Studium reaktivity modelových katalyzátorů reducibilních oxidů dopovaných kovy |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Reactivity study of model catalysts based on metal-doped reducible oxides |
| Akademický rok vypsání: | 2018/2019 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. |
| Řešitel: | |
| Konzultanti: | doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| 1. Seznámení se s experimentální metodou TDS (termodesorpční spektroskopie), měření koeficientu ulpění a studium související literatury.
2. Seznámení se s experimentální metodou XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie) a studium související literatury. 3. Příprava a analýza tenkých vrstev oxidů (případně směsných oxidů) a vzorků kov-oxid s dobře definovanou strukturou (ve spolupráci s uživateli metod STM a LEED). 4. Měření adsorpce a reakce vybraných molekul na připravených vzorcích metodou TDS a efúzních svazků. 5. Zpracování experimentálních dat. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] Henry, C.R., Surface studies of supported model catalysts, Surface Science Reports 31(7-8) (1998) 235.
[2] Campbell, C.T., Ultrathin metal films and particles on oxide surfaces: Structural, electronic and chemisorptive properties, Surface Science Reports 27(1-3) (1997) 1. [3] Mullins, D.R., The surface chemistry of cerium oxide. Surface Science Reports 70(1) (2015) 42. [4] Matolin, V., et al., Methanol Adsorption and Decomposition on Pt/CeO2(111)/Cu(111) Thin Film Model Catalyst, Langmuir 26(16) (2010) 13333; V. Matolín et. al, Methanol adsorption on a CeO2/Cu(111) thin film model catalyst, Surf. Sci. 603 (2009) 1087; Matolin, V., et al., Water interaction with CeO2(111)/Cu(111) model catalyst surface, Catalysis Today 181(1) (2012) 124. [5] F.A. White and G.M. Wood, Mass Spectroscopy, Applications and Engineering, John Wiley & Sons (1986). [6] J. W. Niemantsverdriet, Spectroscopy in Catalysis: An Introduction, John Wiley & Sons (2000). |
| Předběžná náplň práce |
| Heterogenní katalyzátory založené na kombinaci přechodových kovů a reducibilních oxidů (zejména ceru a kobaltu) se ukazují jako velmi účinné pro použití v řadě chemických reakcí, např. rozkladu nebo oxidaci uhlovodíků (např. metanolu nebo etanolu) v palivových článcích, oxidaci nebo parní konverzi oxidu uhelnatého, disociaci vody v elektrolyzéru apod. Reaktivita a selektivita takového katalyzátoru závisí nejen na chemickém složení svrchní vrstvy, ale i na její fyzické a elektronické struktuře. Pomocí změny orientace povrchu oxidu, koncentrace defektů nebo způsobu dotování kovovými prvky lze zásadně ovlivnit výsledné vlastnosti katalyzátoru a optimalizovat ho tím pro různé chemické reakce. K tomu je ovšem nutná dobrá znalost jevů, ke kterým dochází na površích katalyzátorů při interakci s molekulami plynů.
Navrhovaná bakalářská práce bude prováděna na ultravakuové vícekomorové aparatuře, kombinující metody TDS (termodesorpční spektroskopie, tj. studium reaktivity), XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie, tj. primárně studium chemického složení), STM (rastrovací tunelová mikroskopie, tj. studium morfologie a elektronické struktury) a LEED (elektronová difrakce, tj. studium uspořádání povrchu) a několika zařízení pro čištění a definovanou přípravu vzorků. Napouštění plynů a případné měření koeficientu ulpění je možné velmi definovaným způsobem pomocí jednoduchých efúzních svazků. Těžiště práce bude spočívat v aplikaci metod TDS a XPS k přímému měření interakce plynných molekul s povrchy oxidů ceru a kobaltu a to jak čistých, tak v kombinaci se vzácnými kovy (Pt, Rh, Au, Pd, …) ve formě nesených nanoklastrů nebo atomárně rozptýleného dopantu. Výsledky experimentů budou analyzovány a interpretovány s pomocí informací, získaných jinými členy našeho týmu metodami STM a LEED v téže aparatuře, případně pomocí dalších analytických metod používaných v naší skupině. V případě zájmu uchazeče je možnost na projektu pokračovat v rámci navazující diplomové práce. http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=239 |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=239 |