Studium interakce molekul plynů s aktivními povrchy
| Thesis title in Czech: | Studium interakce molekul plynů s aktivními povrchy |
|---|---|
| Thesis title in English: | Study of gas molecule - surface interaction |
| Key words: | Rhodium, TiO2, adsorpce a desorpce CO, rentgenová fotoelektronová spektroskopie, termodesorpční spektroskopie |
| English key words: | Rh, TiO2, CO adsorption and desorption, X-ray photoelectron spectroscopy, thermal desorption spectroscopy |
| Academic year of topic announcement: | 2010/2011 |
| Thesis type: | Bachelor's thesis |
| Thesis language: | čeština |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 03.11.2010 |
| Date of assignment: | 03.11.2010 |
| Date and time of defence: | 23.06.2011 00:00 |
| Date of electronic submission: | 20.05.2011 |
| Date of submission of printed version: | 20.05.2011 |
| Date of proceeded defence: | 23.06.2011 |
| Opponents: | doc. RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. |
| Guidelines |
| 1) Teoretická část: Seznámit se s přípravou aktivních povrchů - napařování kovových vrstev ve vakuu a jejich charakteristikou - určení složení připravené vrstvy metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS). Seznámit se s metodami studia adsorpce plynů metodou Molekulárních svazků (MB) a Termodesorpční spektroskopie (TDS).
2) Praktická část: Připravit tenkou kovovou vrstvu skládající se z vybraného kovu deponovaného na oxidické podložce a charakterizovat ji pomocí metody XPS (množství deponovaného kovu a jeho chemický stav). Provést adsorpce vybraného plynu (CO, O2, H2O) a sledovat adsorpční vlastnosti povrchu metodami TDS a MB. 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 |
| Adsorpce plynů na povrchu pevné látky je prvním krokem heterogenní katalýzy (reakce, kdy katalyzátor je v jiné fázi než reagující složky). V minulosti vzniklo a dosud stále vzniká mnoho teoretických i experimentálních prací, aby byl mechanizmus adsorpce vysvětlen. Získané poznatky jsou v praxi využívány při přípravě reálných katalyzátorů, které nacházejí uplatnění například v chemickém a automobilovém průmyslu.
Jako katalyzátory jsou nejčastěji používány přechodové kovy 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 uvolňovat kyslík a tím pomáhat reakci (například oxidace CO v detoxikačních katalyzátorech ve výfuku automobilu ? ?three way catalysts?). Dále může nastat bimetalická interakce mezi atomy depozitu a redukovanými atomy podložky, přenos náboje mezi depozitem a podložkou a další jevy, které reaktivitu systému ovlivňují. Tyto efekty ovlivňují elektronovou strukturu (energie elektronů, jejich koncentrace, tvar valenčního pásu) systémů kov ? podložka a proto můžeme většinu z nich studovat metodami elektronové spektroskopie. Vliv těchto efektů na interakci plynů s povrchem můžeme sledovat metodou Termodesorpční spektroskopie (TDS) a Molekulárních svazků (MB). V navrhované bakalářské práci bude napařena kovová vrstva (např. Rh, Pd, Cu, Ni, Ti, Sn, V, Ga) na podložku (například Al2O3, SnO2, CeO2, TiO2). Vzniklý systém bude potom exponován molekulárním svazkem plynů (CO, O2, H2O) a z intenzity registrovaného odraženého svazku molekul a jeho závislosti na čase bude určován mechanizmus adsorpce plynu na povrchu (metoda MB). Následně bude vzorek zahříván a z teplotní závislosti intenzity proudu molekul, které z povrchu desorbují (termodesorpční spektrum), bude určováno množství molekul na povrchu adsorbovaných a aktivační energie desorpce (metoda TDS). Tím jsou určeny základní parametry adsorpce, které mohou být využity k určení vlastností zkoumaného systému a jeho vhodnosti pro využití v heterogenní katalýze. Složení a stav připravené vrstvy bude sledováno v průběhu experimentu metodou Rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS). Práce bude souviset s výzkumem aktuálně prováděném v laboratoři, konkrétní výběr materiálů bude proto proveden až na začátku práce, aby pokud možno navázal na dosažené výsledky nebo vyzkoušel kombinaci materiálů, která bude vypadat perspektivně pro další výzkum. V literatuře doporučené k bakalářské práci jsou uvedeny i dvě bakalářské práce, které v laboratoři vznikly a které mohou posloužit jako ukázka problémů, které studujeme. http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/bak-abs.php?id=130 |