Structure and chemical stability of Ce-modified Co3O4(111) surfaces
| Thesis title in Czech: | Struktura a chemická stabilita povrchů Co3O4(111) modifikovaných atomy Ce |
|---|---|
| Thesis title in English: | Structure and chemical stability of Ce-modified Co3O4(111) surfaces |
| Key words: | Co3O4|CeO2|LEED|I-V krivky|XPS |
| English key words: | Co3O4|CeO2|LEED|I-V curves|XPS |
| Academic year of topic announcement: | 2023/2024 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D. |
| Author: | Samuel Petrov - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 11.12.2023 |
| Date of assignment: | 12.12.2023 |
| Confirmed by Study dept. on: | 12.12.2023 |
| Date of electronic submission: | 02.05.2024 |
| Opponents: | Ing. Bc. Marek Kuzmiak, Ph.D. |
| Advisors: | doc. RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. |
| Guidelines |
| • Seznámení se s experimentálními metodami I-V LEED, STM, XPS [5, 6]
• Příprava tenkých vrstev Co3O4(111) modifikovaných atomy Ce za různých podmínek • Měření elektronové difrakce, chemického složení a morfologie tenkých vrstev • Vyhodnocení a prezentace získaných dat |
| References |
| [1] V. Johánek, P. Švenda, K. Mašek, Methanol to hydrogen conversion on cobalt-ceria catalysts prepared by magnetron sputtering. Int J Hydrogen Energy. 2021, 46: 17197-208
[2] V. Uvarov, J. Krutel, K. Mašek, J. Mysliveček, V. Johánek, Thermal stability of cobalt oxide thin films and its enhancement by cerium oxide. Applied Surface Science. 2022, 593: Art. No. 153430 [3] M. Ronovský, Highly ordered cobalt oxide thin films for model catalysis. Diplomová práce, KFPP MFF UK, 2020. [4] W. Meyer, K. Biedermann, M. Gubo, L. Hammer and K. Heinz, Surface structure of polar Co3O4(111) films grown epitaxially on Ir(100)-(1×1), J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 265011. |
| Preliminary scope of work |
| Mezi důležité parametry katalyzátorů pro energetiku na bázi vodíku patří kromě chemické aktivity také stabilita. U řady katalyzátorů s výbornou aktivitou pozorujeme nedostatečnou stabilitu bránící praktickému využití katalyzátoru. Jednou ze strategií pro optimalizaci výkonu katalyzátorů je jejich modifikace příměsí dalšího prvku – dopováním. Nedávno bylo pozorováno, že příměs atomů ceru (Ce) v katalyzátoru na bázi oxidu kobaltu zvyšuje aktivitu a stabilitu katalyzátoru pro redukci metanolu [1, 2].
Cílem vypisované bakalářské práce je charakterizovat strukturu povrchu oxidu kobaltu modifikovaného atomy Ce a získat data cenná pro porozumění mechanizmu chemické stabilizace pomocí atomů Ce. Substrát oxidu kobaltu bude připraven ve formě tenké vrstvy Co3O4(111) [3, 4] a modifikován depozicí atomů Ce a následným žíháním. Vzorky budou charakterizovány metodami fyziky povrchů – energeticky rozlišenou elektronovou difrakcí (I-V LEED), fotoelektronovou spektroskopií (XPS) a rastrovací tunelovou mikroskopií (STM), s důrazem na strukturní analýzu pomocí I-V LEED. Bakalářská práce bude prováděna na aparatuře, která umožňuje studium vzorků pomocí STM a integrálních technik fyziky povrchů (adsorpce, desorpce, hmotnostní spektroskopie, XPS – fotoelektronová spektroskopie, I-V LEED – difrakce elektronů). Práce je součástí mezinárodních aktivit skupiny fyziky povrchů v heterogenní katalýze. Výsledky práce budou základem pro navazující studie katalytické aktivity oxidů kobaltu dopovaných cerem. |