Studium růstu Pt klastrů na epitaxních vrstvách oxidu ceru s různou stechiometrií

• Název práce v češtině: Studium růstu Pt klastrů na epitaxních vrstvách oxidu ceru s různou stechiometrií
• Název v anglickém jazyce: Study of the growth of Pt clusters on epitaxial cerium oxide films with different stoichiometry
• Klíčová slova: oxid ceru|platina|stm
• Klíčová slova anglicky: cerium oxide|platinum|stm
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.
• Řešitel: Štefan Evin - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 18.10.2021
• Datum zadání: 18.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 13.12.2021

Zásady pro vypracování

1. Bibliografická rešerše.
2. Seznámení se s experimentální metodami XPS, LEED, STM a AFM.
3. Příprava monokrystalického substrátu (například Ru(0001) nebo Cu(111)) v ultra-vysokém vakuu.
4. Příprava epitaxních vrstev oxidu ceru s různou stechiometrií na vybraném substrátu.
5. Depozice vhodného množství Pt na připravené povrchy.
6. Charakterizace připravených vzorků pomocí STM/AFM.
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)
[2] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265
[3] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935
[4] J.-L. Lu, H.-J. Gao, S. Shaikhutdinov, H.-J. Freund, Surface Science, Volume 600, Issue 22, 2006
[5] Kittel, Charles, Introduction to Solid State Physics, Wiley (2004)

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, reforming uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy jako jsou platina, rhodium, nikl a zlato [2, 3].

Jelikož většina metod povrchové fyziky vyžaduje elektrickou vodivost vzorků a objemový oxid ceru je izolant (band gap přibližně 6 eV), v modelových studiích se místo monokrystalického oxidu ceru používají tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na kovech s vhodnými vlastnostmi (například Cu nebo Ru [1, 4]). Na takto připravený povrch se deponují katalyticky aktivní kovy, jejichž katalytická aktivita je podpořena přítomností oxidu ceru.

Náplní této bakalářské práce je připravit tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru s různou stechiometrií (s různým poměrem množství ceru a kyslíku v oxidu ceru). Příprava vrstev bude kontrolována pomocí metod LEED (nízkoenergetická elektronová difrakce) a XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie). Výsledné vrstvy budou zobrazeny pomocí metod STM (skenovací tunelová mikroskopie) nebo AFM (mikroskopie atomárních sil). Závěrem práce by měla být sada STM nebo AFM dat popisujících topografii povrchu „kov/oxid ceru/Pt“. Tato data budou součástí většího výzkumného projektu, jenž se zaměřuje na studium katalytické aktivity oxidu ceru v různých chemických reakcích za operando podmínek.