Reactivity of transition metals – influence of the degree of oxidation of active substrate
| Thesis title in Czech: | Vliv oxidačního stupně aktivní podložky na reaktivitu přechodových kovů |
|---|---|
| Thesis title in English: | Reactivity of transition metals – influence of the degree of oxidation of active substrate |
| Key words: | Oxid ceru, rhodium, fluor, kapacita pro uložení kyslíku, odstranění fluoru. |
| English key words: | Ceria, Rhodium, Fluorine, Oxygen Storage Capacity, Fluorine removal |
| Academic year of topic announcement: | 2013/2014 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr. |
| Author: | RNDr. Miroslav Kettner, Ph.D. - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 27.09.2013 |
| Date of assignment: | 27.09.2013 |
| Confirmed by Study dept. on: | 31.01.2014 |
| Date and time of defence: | 05.12.2017 09:30 |
| Date of electronic submission: | 13.10.2017 |
| Date of submission of printed version: | 20.10.2017 |
| Date of proceeded defence: | 05.12.2017 |
| Opponents: | Ing. Petr Jiříček, CSc. |
| Mgr. Yaroslava Lykhach, Ph.D. | |
| Guidelines |
| Systémy kov – oxid nacházejí široké uplatnění v heterogenní katalýze v praxi i v základním výzkumu. Reaktivitu těchto katalyzátorů ovlivňuje interakce podložky s aktivním kovem, která bývá silně závislá na oxidačním stupni podložky. Aktivní podložkou rozumíme takovou, která podporuje reakci například tak, že uvolňuje kyslík potřebný pro katalytickou oxidaci (například CeOx a oxidace CO). Proces katalytické reakce je potom komplikovaný, protože s nižším oxidačním stupněm podložky může být rychlost reakce nedostatkem kyslíku snížena, na druhé straně ale kyslíkové vakance představují adsorpční pozice s vysokou reaktivitou. Jedná se o komplexní proces, který je zajímavý z hlediska vědeckého, ale má i značný význam v praxi.
Reaktivitu povrchu dále ovlivňují morfologidcké parametry podložky i aktivního kovu na ní naneseného, přenos náboje mezi podložkou a kovem i podmínky pro reakci – složení plynu a poměr parciálních tlaků reaktantů. Ve vypsané disertační práci budeme pokračovat ve výzkumu prováděném ve skupině povrchů na KFPP, který se týká reaktivity heterogenních katalyzátorů tvořených vrstvami aktivních kovů (Rh, případně Pd, Pt atd.) deponovaných fyzikálními metodami (napařování, naprašování). Jako podložku hodláme využít různé modifikace oxidu ceru (orientovaný – polykrystalický, stochiometrický – redukovaný), není ale vyloučeno ani srovnání s jinými podložkami (SnO2, TiO2). Studovanými modelovými reakcemi budou hlavně katalytická oxidace CO, případně reakce WGS (Water Gas Shift). Téma práce bude řešeno experimentálně. Využijeme metody XPS a SRPES (elektronová struktura), LEED a mikroskopické metody (morfologie systému) a Termodesorpční spektroskopie a Molekulární svazky (interakce molekul plynu s povrchem, reaktivita). Cíle práce: 1) Příprava a charakteristika modelových systémů kov – oxid, sledování jejich elektronové struktury metodami elektronové spektroskopie. 2) Studium reaktivity připravených systémů v závislost ne chemickém stavu podložky, zejména na jejím oxidačním stupni. 3) Diskuse a interpretace výsledků, prezentace na odborných konferencích a v časopisech. 4) Sepsání dosažených výsledků do disertační práce. |
| References |
| 1) W. Rudzinski, D.H. Everet, Adsorption of Geses on Heterogeneous Surfaces, Academic Press Ltd., London, 1992.
2) D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990. 3) C. T. Campbell, Surf. Sci. Rep. 27 (1997) . 4) Články v odborných časopisech podle dohody studenta s vedoucím práce. |
| Preliminary scope of work |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=290 |
| Preliminary scope of work in English |
| Oxidation state of CeOx substrates and its influence on the catalytic reaction are intensively studied. Lower concentration of oxygen in reduced substrates can decrease the rate of catalytic oxidation; on the other hand, oxide vacancies represent chemically very active positions. During the proposed doctoral work, the results obtained by means of electron spectroscopy (XPS, SRPES) will be compared with the catalytic behaviour of studied samples. Interaction with gases (adsorption properties, reactivity) will be observed using the Thermo Programmed Desorption -TPD, and Molecular beams - MB. Systems prepared from transition metals (Rh, Pd, etc.) deposited onto substrates like CeO2, SnO2, TiO2 will be studied. Reactivity of prepared samples will be discussed with regard to the oxidation state of the used substrate.
http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=290 |