Nanostructured metal substrates for model electrocatalysis

Student: Škvára Jan
Supervisor: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D.
Consultant: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.
Stav práce:

Abstract:

Katalyzované elektrochemické procesy mají potenciál stát se klíčovou složkou technologií pro využití obnovitelných zdrojů v energetice a chemické produkci [1]. V současné době se proto bouřlivě rozvíjejí tzv. modelové elektrokatalytické studie, které cílí na porozumění elektrokatalytickým procesům na atomární úrovni [2]. Základem modelových studií jsou vzorky elektrokatalyzátorů, u kterých je jejich chemické složení a morfologie kontrolovaná až na atomární úrovni.

Cílem vypisované diplomové práce je příprava čistých kovových povrchů katalyticky aktivních kovů (Pt, Pd, Rh) s kontrolovanou koncentrací a strukturou morfologických defektů – monoatomárních schodů. Tohoto je možné dosáhnout pomocí iontové eroze, která umožňuje kontrolu množství odebíraného materiálu s přesností na zlomky monovrstvy [3,4]. U vzorků s různou hustotou defektů bude poté sledován vliv koncentrace defektů na elektrochemickou aktivitu vzorků.

Cíle práce:

• Seznámení se s přípravou čistých kovových povrchů ve vakuu [5]
• Seznámení se s experimentálními technikami fyziky povrchů [6-8]
• Příprava kovových povrchů s kontrolovanou morfologií pomocí iontové eroze
• Morfologická a elektrochemická charakterizace získaných vzorků
• Vyhodnocení a prezentace získaných dat

Práce bude probíhat v laboratořích skupiny fyziky povrchů KFPP. Práce je součástí mezinárodního výzkumného projektu zaměřeného na modelové elektrokatakyzátory kov-oxid [2].

Literatura:

• [1] V. R. Stamenkovic, D. Strmcnik, P. P. Lopes, and N. M. Markovic, “Energy and fuels from electrochemical interfaces,” Nat. Mater., vol. 16, p. 57, 2017, doi:10.1038/nmat4738.
• [2] F. Faisal, et al., “Electrifying model catalysts for understanding electrocatalytic reactions in liquid electrolytes,” Nat. Mater., vol. 17, p. 592, 2018, doi:10.1038/s41563-018-0088-3.
• [3] M. Kalff, G. Comsa, T. Michely, “Temperature Dependent Morphological Evolution of Pt(111) by Ion Erosion: Destabilization, Phase Coexistence and Coarsening, ” Surf. Sci. Vol.
• 486, pp. 103–135, 2001, doi:10.1016/S0039-6028(01)01015-9
• [4] A. Picolin, C. Busse, A. Redinger, M. Morgenstern, and T. Michely, “Desorption of H2O from Flat and Stepped Pt(111),” J. Phys. Chem. C, vol. 113, no. 2, pp. 691–697, 2009,
• doi:10.1021/jp808170f.
• [5] F. Dvořák, Dizertační práce, KFPP MFF UK, 2014.
• [6] L Eckertová (Ed.), Elektronová spektroskopie (Academia, Praha, 1990)
• [7] C.J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford University Press, 2007)
• [8] L Eckertová (Ed.), Metody analýzy povrchů : elektronová mikroskopie a difrakce (Academia, Praha, 1996)