Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2022/2023 následující témata diplomových prací.zobrazit předchozí rok (2021/2022), další rok (2023/2024)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2022/2023 následující témata diplomových prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Konzultant: Mgr. Petr Dohnal, Ph.D.
Anotace:
Při zkoumání elementárních procesů v plazmatu jsou hojně využívány spektroskopické metody. V naší laboratoři zkoumáme reakce iontů zachycených v radiofrekvenční pasti při nízkých teplotách od 10 K do 300 K. Zastoupení jednotlivých kvantových stavů, ve kterých se ionty nacházejí, můžeme zjistit metodou laserem indukované reakce. Při ní se ionty zachycené v rf pasti excitují laserovým světlem, což umožní reakci s dalšími reaktanty. Student se seznámí s moderní vakuovou technikou, problematikou iont-molekulových reakcí za nízkých teplot, ovládáním diodového laseru a analýzou dat v prostředí LabVIEW.
Zásady pro zpracování:
1) Seznámení se s experimentální aparaturou.
2) Nalezení absorpčních čar vhodných pro využití metody laserem indukované reakce.
3) Určení kinetické a rotační teploty zachycených iontů a studium jejich reakcí.
Seznam odborné literatury:
Smith I.W.M., Low temperatures and cold molecules, World Scientific Publishing, Singapore 2008, ISBN 978-1-84816-209-9.
Ghosh P.K., Ion Traps, Clarendon Press, Oxford 1995, ISBN 978-0198539957.
Schlemmer S. and Asvany O., Laser Induced Reactions in a 22-Pole Ion Trap, Journal of Physics: Conference Series 4, 134 (2005), doi:10.1088/1742-6596/4/1/018.
Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.
Vedoucí: Doc. RNDr. Karel Mašek, Ph.D. - A130, A126, A346, tel. 2753, 2242 (fax), 2313, 2252
Anotace:
Oxid kobaltu má zajímavé fyzikálně chemické vlastnosti z hlediska celé řady průmyslových aplikací. Základní fyzikálně chemické vlastnosti tenkých vrstev se obvykle studují na modelových systémech tvořených epitaxními vrstvami. Cílem této diplomové práce je nalézt optimální podmínky (podložka a její povrchová orientace, teplota během přípravy, rychlost depozice …) pro přípravu tenkých epitaxních vrstev oxidu kobaltu a charakterizovat jejich fyzikálně chemických vlastností. Práce je pokračováním úspěšného studia těchto vrstev v posledních letech. Vrstvy budou dále dopovány aktivními kovy jako platina a zlato, které významně ovlivňují vlastnosti těchto vrstev. Jejich krystalografická struktura a chemický stav budou studovány metodou reflexní difrakce rychlých elektronů (RHEED) a různými elektronovými spektroskopiemi (AES – spektroskopie Augerových elektronů, XPS – fotoelektronová spektroskopie). Povrchová morfologie vrstev zkoumána pomocí mikroskopu atomárních sil (AFM) popřípadě řádkovací elektronovou mikroskopií.
Navrhovaná diplomová práce úzce souvisí s projekty řešenými ve skupině povrchů KFPP a lze na ni navázat v následném doktorandském studiu.
Vedoucí: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D. - A133, tel. 2333
Konzultant: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr. - A134, A141, tel. 2776, 2751
Anotace:
Ve skupině fyziky povrchů se v současné době řeší řada aktuálních témat spojených s nanomateriály pro heterogenní katalýzu průmyslově i environmentálně důležitých reakcí. Do popředí zájmu se dostávají procesy spojené s vytvářením a ukládáním zdrojů čisté energie, mezi nimiž zaujímá hlavní místo vodík. Návrh a výzkum k tomu potřebných katalyzátorů je klíčovým krokem směrem k budoucímu masovému využití. K tomu je však také potřeba vyvinout materiály, které nahradí v současné době hojně používané drahé kovy, resp. pomocí optimalizace minimalizují jejich potřebu. Jedna z možných cest k tomuto cíli směřuje přes binární systémy využívající nesených slitinových nanočástic nebo směsných oxidů kovů.
Porozumění jejich fungování je možné díky studiu tzv. modelových systémů, u nichž lze díky jejich dobré definovanosti často možné odvodit vztah mezi jejich složením, strukturou na mikroskopické úrovni a katalytickými vlasnostmi.
Cílem diplomové práce bude příprava takovýchto nanostrukturovaných katalyzátorů a charakterizace jejich reakčních vlastností. Experimenty budou probíhat v podmínkách vysokého vakua především na zařízení vybaveném metodami rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS), teplotně-programované desorpce (TPD) a difrakci pomalých elektronů (LEED). V případě potřeby bude uchazeči umožněn přístup i k dalším analytickým metodám, např. rastrovací elektronové mikroskopii (SEM), mikroskopii atomárních sil (AFM) nebo infračervené reflexně-absorpční spektroskopii (RAIRS).
Vedoucí: Mgr. Ivan Khalakhan, Ph.D.
Anotace:
Očekává se, že palivové články s polymerní membránou (PEMFC) se stanou hlavním zdrojem energie pro širokou škálu zařízení, od přenosné elektroniky az po vozidla. Navzdory velkému potenciálu jsou však PEMFC stále daleko od komerční realizace, což je způsobeno především dvěma problémy: výrobními náklady a špatnou životností. Stabilita katalyzátoru je tedy jednou z klíčových otázek, které zaslouží pozornost. Kvůli korozivním podmínkám katody PEMFC (vysoké potenciály a nízké pH) je degradace katalyzátoru nevyhnutelná a má za následek zhoršení výkonu palivových článků. Taková korozní degradace katalyzátorů palivových článků během jejich provozu je složitým jevem zahrnujícím více procesů, jako je rozpuštění katalyzátoru, Ostwald ripening, koalescence, koroze uhlíkoveho nosiče.
V rámci této práce budou bimetalické katalyzátory připravovány metodou magnetronového naprašování. Simulace provozních podmínek palivového článku bude provedena v elektrochemické cele. Katalytická vrstva bude zkoumána před a po elektrochemické simulaci metodami mikroskopií (AFM, SEM, TEM), fotoelektronové spektroskopie (XPS) a energiově disperzní spektroskopie RTG záření (EDS). Zvláštní pozornost bude věnována různým provozním režimům palivových článků.
Cílem práce bude sledovat morfologickou a kompoziční stabilitu katalyzátoru za různých provozních podmínek palivového článku.
Vedoucí: Mykhailo Vorokhta, Ph.D.
Anotace:
Navrhovaná diplomová práce bude zaměřena na studium vlivu vodní páry na mechanizmus oxidace propanu na katalyzátorech na bázi oxidu ceru dopovaného rutheniem. Studium se bude provádět na reálných práškových a modelových katalyzátorech. Tenkovrstvé modelové katalyzátory se budou připravovat napařováním tenkých vrstev oxidu ceru s následovnou depozicí malého množství kovového ruthenia. Katalyzátory se budou studovat především metodou vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS). Tato moderní povrchová analytická technika umožňuje získání kompletní informace o chemickém stavu povrchu katalyzátoru a meziproduktech chemické reakce vyskytujících se na povrchu katalyzátoru přímo za podmínek blízkých reálným pracovním podmínkám. Získané informace pomohou pochopit mechanizmy a cesty, kterými probíhá zmíněná chemická reakce, a jaký vliv na to má vodní para. Pochopení mechanizmu této chemické reakce by v důsledku mohlo vést ke zjištění způsobu přípravy a složení katalyzátoru s maximálním účinkem pro eliminaci nebezpečných těkavých organických látek (VOC) ze spalin.
Vedoucí: Prof. Mgr. Iva Matolínová, Dr. - A125, tel. 2241, 2252, 2734, 2732
Konzultant: Mykhailo Vorokhta, Ph.D.
Anotace:
V heterogenní katalýze jsou velmi často využívány katalyzátory v podobě oxidických nosičů, na jejichž povrchu jsou deponovány malé klastry katalyticky aktivních kovů. Hlavním požadavkem na nosič je poskytnout co největší specifickou plochu pro zvýšení disperze katalyzátoru. Velmi jemná disperze aktivního kovu do podoby klastrů obsahujících pouze několik málo atomů maximalizuje využití vzácných kovů vystavením každého jednotlivého atomu kovu reaktantům. Aby nedocházelo k sintrování a deaktivaci takovýchto katalyzátorů za reálných reakčních podmínek, je třeba jednotlivé kovové atomy stabilizovat na specifických adsorpčních místech na povrchu substrátu. Studium reálných katalyzátorů je však z důvodu jejich strukturní, kompoziční a chemické složitosti velmi obtížné. Z tohoto důvodu využíváme modelových systémů, které jsou jednodušší a dobře definované. Navrhovaná diplomová práce naváže na naše nedávné studie interakce platiny s povrchy modelových epitaxních vrstev oxidu ceričitého provedené metodami fotoelektronových spektroskopií (PES), skenovací tunelovou mikroskopií (STM) v kombinaci s výpočty DFT, které prokázaly, že jednotlivé atomy Pt jsou na dobře definovaných površích oxidu ceru stabilizovány na okrajích monoatomárních schodů v iontové formě Pt2+ [1]. Podmínky (de)stabilizace platiny v iontové podobě a jejich katalytická aktivita nejsou však dosud zcela probádané.
V rámci diplomové práce bude studována interakce vzácného kovu (Pt, Au,…) s povrchy epitaxních vrstev oxidu ceru in-situ zejména metodami fotoelektronových spektroskopií (UPS, XPS, v operando podmínkách NAP-XPS) a difrakcí pomalých elektronů (LEED). Cílem práce bude připravit vysoce dispergovaný modelový katalyzátor a studovat jeho stabilitu v oxidačně redukčních podmínkách v oblasti tlaků od UHV po jednotky mbar.
Vedoucí: RNDr. Peter Kúš, Ph.D.
Anotace:
Elektrolyzér vody s protonově vodivou membránou (PEM-WE) je základním stavebním kamenem vodíkového hospodářství [1]. Umožňuje totiž přeměnu přebytečné elektrické energie z obnovitelných zdrojů v době vysoké produkce a nízkého odběru na snadno uskladnitelnou energii chemickou ve formě vodíku. Děje se tak prostřednictvím elektrochemické reakce 2H2O + elektrická energie -> O2 + 2H2. Pro potřeby širší komercializace PEM-WE je nutno vyvinout novou generaci účinných a stabilních anodových katalyzátorů, které budou obsahovat minimum vzácného a drahého iridia. Jedním z perspektivních kandidátů je systém IrSn(Ox), ve kterém podle předběžných výzkumů přítomnost cínu umožňuje snížit množství iridia při zachování dostatečné aktivity [2][3].
Předmětem této diplomové práce bude připravit nanostrukturované tenké vrstvy IrSn(Ox) pomocí multiterčového magnetronového naprašování [4]. Vzorky budou následně zkoumány celou škálou analytických metod včetně elektronové mikroskopie, atomové silové mikroskopie, energiově-disperzní spektroskopie, či fotoelektronové spektroskopie. Samotné katalytické vlastnosti vrstev budou měřeny pomocí rotační diskové elektrody, jakož i v experimentální PEM-WE cele za skutečných operačních podmínek.
