Obrázek: nanočástice Pt na povrchu CeO2 (F. Dvořák)
Vedoucí: RNDr. Josef Mysliveček, Ph.D.
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Stav práce: volná
Anotace:
Katalyzátory pro energetiku na bázi vodíku, zejména pro konverzi energie v palivovém článku, pracují ve vodném prostředí s jednoduchými molekulami (H2O, CO, CH3OH). Optimalizace výkonu těchto katalyzátorů vyžaduje podrobný popis interakce těchto molekul s povrchem katalyzátoru.
Cílem vypisované bakalářské práce je zkoumat reakci vybraného plynu na povrchu některého z modelových katalyzátorů na bázi oxidu ceru (CeO2) [1], které jsou vyvíjeny v labotratoři fyziky povrchů KFPP. Reakce bude charakterizována metodou rastrovací tunelové mikroskopie (STM), která zobrazí morfologii povrchu modelového katalyzátoru až s atomárním rozlišením [2,3] a metodou XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie), která poskytne detailní informaci o chemickém stavu modelového katalyzátoru [4].
Cíle práce:
- Seznámení se s experimentálními metodoami STM, XPS.
- Příprava modelového povrchu katalyzátoru na bázi oxidu ceru, reakce s vybraným plynem (H2O, CO, CH3OH).
- Měření morfologie a chemického složení povrchu.
- Vyhodnocení a prezentace získaných dat.
Bakalářská práce bude prováděna na aparatuře, která umožňuje studium vzorků pomocí STM a integrálních povrchových technik (adsorpce, desorpce, hmotnostní spektroskopie, XPS -fotoelektronová spektroskopie). Práce je součástí mezinárodního výzkumného projektu, v rámci kterého je vyhodnocována chemická reaktivita povrchů v souvislosti s vývojem moderních heterogenních katalyzátorů pro energetické aplikace [5,6].
Literatura:
[1] A. Trovarelli, Catalysis by ceria and related materials (Imperial College Press, London, 2002)
[2] C.J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford University Press, 2007)
[3] F. Dvořák, Diplomová práce, KFPP MFF UK, 2010.
[4] L Eckertová (Ed.), Elektronová spektroskopie (Academia, Praha, 1990)
[5] Happel, M; Mysliveček, J; Johánek, V; Dvořák, F; Stetsovych, O; Lykhach, Y; Matolín, V; Libuda, J; Adsorption sites, metal-support interactions, and oxygen spillover identified by vibrational spectroscopy of adsorbed CO: A model study on Pt/ceria catalysts, Journal of Catalysis, 289 (1): 118?126, 2012. doi:10.1016/j.jcat.2012.01.022
[6] Vayssilov, GN; Lykhach, Y; Migani, A; Staudt, T; Petrova, GP; Tsud, N; Skala, T; Bruix, A; Illas, F; Prince, KC; Matolín, V; Neyman, KM; Libuda, J; Support nanostructure boosts oxygen transfer to catalytically active platinum nanoparticles, Nature Materials, 10 (4): 310?315, 2011. doi:10.1038/nmat2976