Struktura a chemická stabilita povrchů Co3O4(111) modifikovaných atomy Ce

Student: Petrov Samuel
Vedoucí: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.
Konzultant: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.
Stav práce: obhájená

Abstrakt:

Mezi důležité parametry katalyzátorů pro energetiku na bázi vodíku patří kromě chemické aktivity také stabilita. U řady katalyzátorů s výbornou aktivitou pozorujeme nedostatečnou stabilitu bránící praktickému využití katalyzátoru. Jednou ze strategií pro optimalizaci výkonu katalyzátorů je jejich modifikace příměsí dalšího prvku – dopováním. Nedávno bylo pozorováno, že příměs atomů ceru (Ce) v katalyzátoru na bázi oxidu kobaltu zvyšuje aktivitu a stabilitu katalyzátoru pro redukci metanolu [1, 2].

Cílem vypisované bakalářské práce je charakterizovat strukturu povrchu oxidu kobaltu modifikovaného atomy Ce a získat data cenná pro porozumění mechanizmu chemické stabilizace pomocí atomů Ce. Substrát oxidu kobaltu bude připraven ve formě tenké vrstvy Co3O4(111) [3, 4] a modifikován depozicí atomů Ce a následným žíháním. Vzorky budou charakterizovány metodami fyziky povrchů – energeticky rozlišenou elektronovou difrakcí (I-V LEED), fotoelektronovou spektroskopií (XPS) a rastrovací tunelovou mikroskopií (STM), s důrazem na strukturní analýzu pomocí I-V LEED.

Cíle práce:

Bakalářská práce bude prováděna na aparatuře, která umožňuje studium vzorků pomocí STM a integrálních technik fyziky povrchů (adsorpce, desorpce, hmotnostní spektroskopie, XPS – fotoelektronová spektroskopie, I-V LEED – difrakce elektronů). Práce je součástí mezinárodních aktivit skupiny fyziky povrchů v heterogenní katalýze. Výsledky práce budou základem pro navazující studie katalytické aktivity oxidů kobaltu dopovaných cerem.

Literatura:

[1] V. Johánek, P. Švenda, K. Mašek, Methanol to hydrogen conversion on cobalt-ceria catalysts prepared by magnetron sputtering. Int J Hydrogen Energy. 2021, 46: 17197-208 [2] V. Uvarov, J. Krutel, K. Mašek, J. Mysliveček, V. Johánek, Thermal stability of cobalt oxide thin films and its enhancement by cerium oxide. Applied Surface Science. 2022, 593: Art. No. 153430 [3] M. Ronovský, Highly ordered cobalt oxide thin films for model catalysis. Diplomová práce, KFPP MFF UK, 2020. [4] W. Meyer, K. Biedermann, M. Gubo, L. Hammer and K. Heinz, Surface structure of polar Co3O4(111) films grown epitaxially on Ir(100)-(1×1), J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008) 265011. [5] L. Eckertová (Ed.), Metody analýzy povrchů: elektronová spektroskopie (Academia, Praha, 1990) [6] L. Eckertová (Ed.), Metody analýzy povrchů: elektronová mikroskopie a difrakce (Academia, Praha, 1996)