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.
Obrázek: Povrch Pt(111) utvářený iontovou erozí. Rastrovací tunelová mikroskopie (STM), 330 x 330 nm2.
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)