Studium růstu oxidu železa na povrchu oxidu ceru

• Název práce v češtině: Studium růstu oxidu železa na povrchu oxidu ceru
• Název v anglickém jazyce: Study of the Growth of Iron Oxide on the Surface of Cerium Oxide
• Klíčová slova: modelový katalyzátor|oxid ceru|oxid železa|STM|AFM|XPS|LEED
• Klíčová slova anglicky: model catalyst|cerium oxide|iron oxide|STM|AFM|XPS|LEED
• 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: Bc. František Pchálek - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 13.10.2021
• Datum zadání: 14.10.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 13.12.2021
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2023 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 11.05.2023
• Datum odevzdání tištěné podoby: 11.05.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2023
• Oponenti: doc. RNDr. Pavel Kocán, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s experimentálními 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 na vybraném substrátu
5) Depozice vhodného množství Fe na připravené povrchy oxidu ceru za vhodných podmínek (vhodná teplota substrátu, tlak kyslíku).
5) Charakterizace připravených vzorků pomocí STM/AFM a XPS.
6) Vyhodnocení výsledků.
7) 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] Ind. Eng. Chem. Res. 57 (49), p. 16675–16683 (2018)
[5] Anzorena R.S. et al., Ceramics International 45(16), p. 19757-19765 (2019)

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].

Náplní této bakalářské práce je připravit tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na monokrystalu Cu(111) nebo Ru(0001). Na tyto vrstvy bude postupně napařeno různé množství železa a připravené povrchy budou charakterizovány dostupnými in-situ metodami.

Příprava vrstev bude kontrolována pomocí metod LEED (nízkoenergetická elektronová difrakce) a XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie). Výsledné povrchy budou zobrazeny pomocí metod STM (skenovací tunelová mikroskopie) nebo AFM (mikroskopie atomárních sil). Cílem práce bude charakterizace vrstev CeOx + FeOx připravených za různých podmínek, tj. například různé množství deponovaného železa, různá teplota substrátu během depozice apod.