Vedoucí: Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.
Konzultant: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.
Stav práce: volná
Anotace:
Katalyzátory pro energetiku na bázi vodíku, zejména pro konverzi energie v palivovém článku, jsou nanostrukturované materiály s komplexním povrchem, kterému chybí uspořádání na dlouhou vzdálenost. Pro porozumění fyzikálně-chemických principů jejich katalytické aktivity je používán tzv. modelový přístup – jsou připravovány vysoce uspořádané vzorky katalyzátorů, které jsou přehledné pro mikroskopické techniky a umožňují posoudit vliv různých povrchových struktur na aktivitu katalyzátorů [1].
Cílem vypisované bakalářské práce je připravit uspořádaný substrát pro modelovou katalýzu v podobě tenké vrstvy oxidu kobaltu na vhodné kovové podložce. Parametry přípravy tenké vrstvy budou modifikovány pro optimální výsledek. Morfologie povrchu tenké vrstvy bude charakterizována metodou rastrovací tunelové mikroskopie (STM), která zobrazuje povrch modelových katalyzátorů až s atomárním rozlišením [2,3], chemický stav vrstvy metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) [4].
Cíle práce:
1) Seznámení se s experimentálními metodami STM, XPS.
2) Příprava tenkých vrstev oxidu kobaltu.
3) Měření morfologie a chemického složení tenkých vrstev.
4) 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 rozsáhlých aktivit skupiny fyziky povrchů v heterogenní katalýze, při kterých je dosahováno výsledků mezinárodní úrovně [5,6]. Výsledky práce budou základem pro navazující studie katalytické aktivity oxidu kobaltu.
Literatura:
[1] Helmut Kuhlenbeck, Shamil Shaikhutdinov, and Hans-Joachim Freund. 2013. “Well-Ordered Transition Metal Oxide Layers in Model Catalysis--a Series of Case Studies.” Chemical Reviews 113: 3986–4034. doi:10.1021/cr300312n.
[2] C.J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford University Press, 2007).
[3] F. Dvořák, Dizertační práce, KFPP MFF UK, 2014.
[4] L Eckertová (Ed.), Elektronová spektroskopie (Academia, Praha, 1990).
[5] Albert Bruix, Yaroslava Lykhach, Iva Matolínová, Armin Neitzel, Tomáš Skála, Nataliya Tsud, Mykhailo Vorokhta, Vitalii Stetsovych, Klára Ševčíková, Josef Mysliveček, Roman Fiala, Michal Václavů, Kevin C. Prince, Stéphanie Bruyére, Valérie Potin, Francesc Illas, Vladimír Matolín, Jörg Libuda, and Konstantin M. Neyman. 2014. “Maximum Noble-Metal Efficiency in Catalytic Materials: Atomically Dispersed Surface Platinum.” Angewandte Chemie International Ed. 53 (39): 10525–30. doi:10.1002/anie.201402342.
[6] Filip Dvořák, Matteo Farnesi Camellone, Andrii Tovt, Nguyen-dung Tran, Fabio R Negreiros, Mykhailo Vorokhta, Tomáš Skála, Iva Matolínová, Josef Mysliveček, Vladimír Matolín, and Stefano Fabris. 2016. “Creating Single-Atom Pt-Ceria Catalysts by Surface Step Decoration.” Nature Communications 7: 10801. doi:10.1038/ncomms10801.