Studium elektronové struktury a reaktivity systémů kov - oxid

• Thesis title in Czech: Studium elektronové struktury a reaktivity systémů kov - oxid
• Thesis title in English: Study of electron structure and reactivity of metal-oxide systems
• Academic year of topic announcement: 2009/2010
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Department: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Supervisor: doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.

Guidelines

1) Teoretická část: Seznámit se s principem depozice kovové vrstvy vypařováním ve vakuu, zjišťování složení depozitu metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a studia adsorpce plynů metodou Molekulárních svazků (MB) a teplotně stimulované desorpce (TDS).
2) Praktická část: Připravit tenkou kovovou vrstvu skládající se z vybraného kovu deponovaného na oxidické podložce. Provést adsorpce CO a O2, studovat adsorpční vlastnosti povrchu metodami TDS a MB. Sledovat stav kovové vrstvy před interakcí s plyny i po ní.
3) Zpracování: Získané výsledky interpretovat a sepsat ve formě bakalářské práce.

References

1) L. Eckertová a kol., Fyzikální elektronika pevných látek, Univerzita Karlova, Praha, 1992
2) Ch. Kleint, K.-D. Brzoszka, Čs. čas. fyz. A 25 (1975) 345
3) D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990
4) Tatiana Zahoranová, Studium růstu bimetalických vrstev metodou XPS, bakalářská práce, KFPP MFF UK Praha, 2007
5) Klára Ševčíková, Adsorpce molekul plynů na bimetalických systémech, Bakalářská práce, KFPP MFF UK Praha, 2008

Preliminary scope of work

Fyzika povrchů se zabývá stavem několika posledních atomových rovin a jejich interakcí s okolím. Většina poznatků, které o okolních předmětech získáme, je ovlivněna jejich povrchem, všechny interakce mezi pevnými objekty a okolím probíhají přes jejich povrch. Typickou úlohou fyziky povrchů je adsorpce plynů na povrchu pevné látky. Mechanizmus adsorpce záleží na látce, ze které je předmět (například průmyslový či automobilový katalyzátor nebo i laboratorní vzorek) vyroben, jeho struktuře atd. Problematika adsorpce plynů není dosud uzavřena, ačkoliv existuje mnoho prací týkajících se tohoto tématu. Přitom se jedná o jevy zajímavé z hlediska teorie i praktických aplikací (např. v automobilovém nebo chemickém průmyslu). Jako katalyzátory jsou nejčastěji používány částice přechodových kovů velikosti několika nanometrů nesené na podložce tvořené oxidem jiného kovu. V současnosti se stále více využívá systémů, kdy kov je deponován na aktivní podložce, tedy takové, která sama probíhající reakci ovlivní. Podložka může ovlivnit reakci tím, že uvolní kyslík (například oxidace CO v detoxikačních katalyzátorech ve výfuku automobilu - "three way catalysts") nebo i přímou interakcí s deponovaným kovem.

Tyto efekty ovlivňují elektronovou strukturu (energie elektronů, jejich koncentrace, tvar valenčního pásu) studovaného systému a proto můžeme většinu z nich sledovat například Rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií - (XPS). Samotnou interakci plynů s povrchem sledujeme metodou Termodesorpční spektroskopie (TDS) a Molekulárních svazků (MB).

V navrhované bakalářské práci bude napařena kovová vrstva na oxidickou podložku. Práce navazuje na výzkum prováděný v laboratoři, konkrétní výběr materiálů bude proto proveden až na začátku práce, aby pokud možno navázal na aktuální výsledky nebo vyzkoušel kombinaci materiálů, která bude vypadat perspektivně pro další výzkum nebo praxi. Hlavním cílem práce je pomocí výše zmíněných metod (TDS, MB a XPS) zhodnotit vliv elektronové struktury vybraného systému na jeho reaktivitu, konkrétně schopnost adsorpce a katalytické reakce použitých plynů.

V literatuře doporučené k vypsané bakalářské práci jsou uvedeny i dvě bakalářské práce, které na podobné téma vznikly v minulých dvou letech. Práce mohou posloužit jako ukázka problémů, které v naší laboratoři studujeme.

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=103

Preliminary scope of work in English

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=103