Vliv redoxního prostředí na růst a stabilitu tenkých vrstev oxidu železa na povrchu oxidu ceru

• Název práce v češtině: Vliv redoxního prostředí na růst a stabilitu tenkých vrstev oxidu železa na povrchu oxidu ceru
• Název v anglickém jazyce: The influence of redox environment on the growth and stability of thin iron oxide layers on the surface of cerium oxide
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 24.10.2023
• Datum zadání: 24.10.2023
• Datum potvrzení stud. oddělením: 25.10.2023

Zásady pro vypracování

1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s dostupnými experimentálními metodami.
3) Příprava monokrystalického substrátu v ultra-vysokém vakuu.
4) Příprava vrstev oxidu ceru na zvoleném substrátu.
5) Příprava a charakterizace vrstev oxidu železa na povrchu oxidu ceru.
6) Vyhodnocení výsledků.
7) Sepsání diplomové 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] 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] Ind. Eng. Chem. Res. 57 (49), p. 16675–16683 (2018)
[5] Anzorena R.S. et al., Ceramics International 45(16), p. 19757-19765 (2019) 
[6] Voightlaender B., Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0
[7] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0

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 [2, 3]. Nedávné studie ukázaly, že katalytickou aktivitu oxidu ceru v některých reakcích (oxidace CH4, redukce NOx …) lze zvýšit přidáním oxidu železa [4, 5]. V návaznosti na tento výzkum byly v laboratoři NAP-XPS/STM na KFPP MFF připraveny 2D modelové vrstvy oxidu železa, jejichž struktura byla určena pomocí metod STM a LEED. Během přípravy těchto vrstev se zjistilo, že jejich růst je velmi citlivý na přítomnost redoxních činidel, zejména O2. Cílem této práce je systematicky prozkoumat vliv přítomnosti různých redoxních činidel (například O2, H2 nebo CO) na růst a stabilitu 2D oxidů železa na povrchu oxidu ceru. Připravené vrstvy budou zkoumány pomocí metod STM, XPS a LEED v podmínkách ultra-vysokého vakua a pomocí metody NAP-XPS (případně NAP-STM) za zvýšeného tlaku plynů.