Student: Pchálek František
Supervisor: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.
Stav práce:
Abstract:
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 [2, 3]. Nedávné studie ukázaly, že katalytickou aktivitu oxidu ceru v některých reakcích (oxidace CH4, redukce NOx …) lze zvýšit přidáním oxidu železa [4, 5]. V návaznosti na tento výzkum byly v laboratoři NAP-XPS/STM na KFPP MFF připraveny 2D modelové vrstvy oxidu železa, jejichž struktura byla určena pomocí metod STM a LEED. Během přípravy těchto vrstev se zjistilo, že jejich růst je velmi citlivý na přítomnost redoxních činidel, zejména O2. Cílem této práce je systematicky prozkoumat vliv přítomnosti různých redoxních činidel (například O2, H2 nebo CO) na růst a stabilitu 2D oxidů železa na povrchu oxidu ceru. Připravené vrstvy budou zkoumány pomocí metod STM, XPS a LEED v podmínkách ultra-vysokého vakua a pomocí metody NAP-XPS (případně NAP-STM) za zvýšeného tlaku plynů.
Zásady pro vypracování:
1) Bibliografická rešerše.
2) Seznámení se s experimentálními metodami NAP-STM, NAP-XPS, LEED.
3) Příprava čistých monokrystalických povrchů Cu(111) nebo Pt(111) v ultra-vysokém vakuu.
4) Příprava definovaných vrstev oxidu ceru na monokrystalických površích Cu(111) nebo Pt(111).
5) Příprava definovaných vrstev oxidu železa na povrchu CeO2(111) v UHV a v různých redoxních prostředích (například za přítomnosti O2 nebo H2).
6) Charakterizace připravených vzorků pomocí UHV-STM a UHV-XPS.
7) Sledování vývoje vrstev v různých redoxních prostředích pomocí NAP-XPS nebo NAP-STM.
8) Vyhodnocení výsledků.
9) Sepsání diplomové práce.
Literatura:
[1] A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials, Imperial College Press, London (2002), ISBN: 978-1-78326-131-4
[2] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265
[3] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935
[4] Ind. Eng. Chem. Res. 57 (49), p. 16675–16683 (2018)
[5] Anzorena R.S. et al., Ceramics International 45(16), p. 19757-19765 (2019)
[6] Voightlaender B., Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0
[7] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0