Student: Fečík Michal
Vedoucí: Mgr. Lucie Szabová
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Stav práce: zadaná
Anotace:
Pochopení funkce heterogenních katalyzátorů vyžaduje poměrně přesné kvantově mechanické výpočty. Záměrem této práce je použít kvantově mechanickou ab initio metodu DFT k výpočtům pásové struktury a Fermiho ploch objemových a povrchových systémů oxidů ceru. Oxid ceru patří mezi reducibilní oxidy, snadno přijme nebo uvolní kyslík prostřednictvím oxidace nebo redukce, slouží tedy jako zásobárna kyslíku (OSC = oxygen storage capacity) což je vlastnost pro katalýzu velmi výhodná. Vypočítané pásové struktury a Fermiho plochy budou použity k porovnání s výsledky získané experimentální metodou ARPES (Angle resolved resonant photoelectron spectroscopy). Porovnání pomůže jak poznat možnosti metody ARPES a zjistit její hranice, tak rozšíří znalosti o materiálech perspektivních pro katalýzu.
Výpočet bude prováděn pomocí programu pwscf, který je součástí balíčku Quantum ESPRESSO. Program je založen na výpočtu základního stavu pomocí DFT. Kohnovy-Shamovy rovnice budou řešeny pomocí rovinných vln a interakce valenčních elektronů s ionty bude vyjádřena pomocí pseudopotenciálů. Geometrie fyzikálních systémů bude popisována pomocí metody superbuněk. Silná korelace v případě cerových atomů je modelována pomocí přidání Hubbardova členu U k výměnnému-korelačnímu funkcionálu.
Cíle práce
1. Studium metody úhlově rozlišené fotoelektronové spektroskopie.
2. Prohloubení znalostí teoretických výpočetních metod, zejména DFT.
3. Výpočet pásových struktur a Fermiho ploch objemových a povrchových struktur CeO2,
CeO2–x a Ce2O3.
4. Výpočet pásových struktur oxidů ceru s příměsemi.
Seznam odborné literatury
1) Martin, R. M.: Electronic Structure. Cambridge University Press, Cambridge (2004).
2) N.W. Ashcroft and N.D. Mermin: Solid State Physics. Holt, Rhinehart, and Winston (1976).
3) Stefan Huefner: Photoelectron Spectroscopy. Springer-Verlag, Berlin (1995).
4) Hans Lueth: Surfaces and Interfaces of Solid Materials. Springer-Verlag, Berlin (1996).
5) články v odborných časopisech podle dohody studenta s vedoucím práce.