Student: Klára Ševčíková
Školitel: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Systémy kov – oxid nacházejí široké uplatnění v heterogenní katalýze v praxi i v základním výzkumu. Reaktivitu těchto katalyzátorů ovlivňuje interakce podložky s aktivním kovem – přenos náboje mezi podložkou a aktivní fází, ovlivnění morfologických vlastností kovového depozitu, chemická interakce vlivem působení aktivního kovu (změny oxidačního stupně podložky) atd. Všechny tyto jevy mají podstatný vliv na katalytické vlastnosti systémů kov – oxid a všechny mohou být sledovány metodami elektronové spektroskopie, protože uvedené jevy ovlivňují elektronovou strukturu zkoumaných systémů.
Naopak, samotná elektronická struktura bývá podmínkou pro průběh katalytické reakce a její znalost umožňuje vysvětlovat reaktivitu modelových a následně i reálných katalyzátorů. Ve vypsané disertační práci budeme pokračovat ve výzkumu prováděném ve skupině povrchů na KFPP, který se týká reaktivity výše zmíněných systémů. V minulé době bylo ve skupině získáno mnoho kvalitativních výsledků týkajících se reaktivity modelového katalyzátoru Rh/CeOx a byly sledovány určité závislosti, které se projevovaly ve spektrech XPS obou použitých materiálů – oxidu ceru jako podložky i deponovaného rhodia. Ve vypsané práci se budeme věnovat hlubšímu porozumění těmto závislostem a jejich vysvětlení na základě detailní znalosti elektronové struktury zkoumaného systému a jejího vývoje při různých režimech, ve kterých modelový katalyzátor pracuje (teplotní průběhy, složení a celkový tlak reagujících plynů a další).
Předpokládáme práci hlavně s různými modifikacemi oxidu ceru (orientovaný – polykrystalický, stochiometrický – redukovaný), není ale vyloučeno ani srovnání s jinými podložkami (například SnO2, TiO2). Jako aktivní fázi použijeme Rh, případně další kovy uplatňující se v heterogenní katalýze (Pd, Au a další). 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).
Electron structure of oxide substrate – metal deposit system plays an important role in properties of heterogeneous catalysts. 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 interesting catalytic metals (Rh, Pd, Au etc.) deposited onto substrates like CeO2, SnO2, TiO2 will be studied. Catalytic oxidation of CO and Water Gas Shift will be used as model chemical reactions.
Cíle práce:
1) Příprava a charakteristika modelových systémů kov – oxid, sledování jejich elektronové struktury metodami elektronové spektroskopie.
2) Studium reaktivity připravených systémů. Změny elektronové struktury při interakci s plyny.
3) Diskuse a interpretace výsledků, prezentace na odborných konferencích a v časopisech.
4) Sepsání dosažených výsledků do disertační práce.
Doporučená literatura:
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.