Příprava a charakterizace tenkých vrstev oxidu manganu na povrchu oxidu ceru

Student: Vrťo Filip
Vedoucí: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.
Stav práce: zadaná

Anotace:

Oxid ceru je dobře známý a široce používaný materiál díky své schopnosti snadno ukládat a následně uvolňovat kyslík [1]. Tato vlastnost ho předurčuje k využití v různých katalytických aplikacích (oxidace CO, water-gas-shift, reformace uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy jako jsou platina, rhodium a nikl [4, 5]. Je známo, že katalytickou aktivitu oxidu ceru v některých reakcích lze zvýšit přidáním oxidu manganu [6-8].

V rámci této bakalářské práce budou připraveny tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na monokrystalu Pt(111) nebo Cu(111). Na tyto vrstvy bude postupně napařeno různé množství manganu a vzorky budou ohřáty v UHV nebo za přítomnosti kyslíku. Povrchová struktura a čistota připravených vrstev budou kontrolovány pomocí dostupných in-situ metod: nízkoenergetická elektronová difrakce (LEED), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a skenovací tunelová mikroskopie (STM). Cílem práce bude optimalizace přípravy ultra-tenkých modelových vrstev MnOx/CeO2 a jejich strukturní a chemická charakterizace.

Zásady pro vypracování:

1) Bibliografická rešerše. 2) Seznámení se s experimentálními metodami STM, XPS a LEED. 3) Příprava monokrystalického substrátu (Pt(111) nebo Cu(111)) v ultra-vysokém vakuu. 4) Příprava epitaxních vrstev oxidu ceru na vybraném substrátu 5) Depozice vhodného množství Mn na připravené povrchy oxidu ceru za vhodných podmínek (vhodná teplota substrátu, tlak kyslíku). 5) Charakterizace připravených vzorků pomocí STM, XPS a LEED. 6) Vyhodnocení výsledků. 7) Sepsání bakalářské práce.

Literatura:

[1] A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials. Imperial College Press, London (2002), ISBN: 978-1-78326-131-4 [2] B. Voightlaender, Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0 [3] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0 [4] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265 [5] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935 [6] E. Ginting et al., Applied Surface Science, 514, 145850 (2020) [7] F. Larachi et al., Applied Surface Science, 195, 236–250 (2002) [8] C.Y. Kang et al., Solid State Ionics, 177, 1799 – 1802 (2006)