Student: Homola Petr
Školitel: Doc. RNDr. Václav Nehasil, Dr.
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Stav práce: přerušená
Abstrakt:
Intenzivní výzkum systémů kov – oxid a jejich katalytických vlastností, který probíhá v několika posledních desetiletích, ukazuje, že tyto systémy jsou stále vysoce aktuální jak z hlediska základního výzkumu tak i praktického využití. Reaktivita těchto katalyzátorů je ovlivněna mnoha faktory, jmenujme především výběr obou materiálů (oxid nejčastěji jako podložka, kov deponovaný jako aktivní vrstva na jejím povrchu) a dále vlastnosti morfologické (disperze aktivního kovu, jeho rozložení na povrchu či v objemu systému), elektronické (obsazení stavů ve valenčním pásu elektrony) a chemické (souvisí úzce s elektronickými). Všechny tyto parametry mohou být sledovány metodami fyziky povrchů a jejich znalost využita k obecnému pochopení fungování katalytických reakcí i v technologii přípravy nových katalyzátorů.
Ve vypsané disertační práci hodláme pokračovat ve výzkumu prováděném ve skupině povrchů na KFPP, který se týká reaktivity výše zmíněných systémů. V minulé době bylo ve skupině získáno mnoho kvalitativních výsledků týkajících se růstu kovových depozitů na povrchu oxidu ceru i stability a reaktivity takto připravených modelových katalyzátorů. V navrhované práci se budeme věnovat hlavně výzkumu systémů Pd/CeO2 či Ni/CeO2, které vykazují zajímavé katalytické vlastnosti, hlavně odolnost vůči snižování katalytické schopnosti v souvislosti s adsorpcí a disociací CO. Výzkum může být podle vlastních získaných výsledků i nových informací z publikovaných vědeckých článků rozšířen na další kovy nebo oxidy (například SnO2, TiO2). Studovat budeme interakce připravených vzorků s CO, O2, H2O, metanolem a případně dalšími látkami, které se uplatňují v katalytických reakcích studovaných ve skupině fyziky povrchů (oxidace CO, WGS, disociace uhlovodíků). Ve srovnání s pracemi, které byly v laboratoři řešeny v minulosti a které se věnovaly téměř výhradně modelovým studiím prováděným v UHV podmínkách metodami elektronové spektroskopie (složení a chemický stav vzorků) a tepelně programované desorpce a reakce (interakce systémů s plyny), plánujeme využití metod, které umožní sledování reaktivity připravených vzorků i při podmínkách bližších reálně pracujícím systémům, konkrétně při tlaku v řádu 10 kPa a vyšším. K tomu využijeme metodu IRAS a vysokotlaký mikroreaktor.
Téma práce bude řešeno experimentálně. Pro modelové studie bude sloužit hlavně stávající aparatura XPS – TDS, pro další metody (IRAS, vysokotlaký mikroreaktor) zařízení, která jsou rovněž na pracovišti k dispozici.
Doporučená literatura:
1) W. Rudzinski, D.H. Everet, Adsorption of Geses on Heterogeneous Surfaces, Academic Press Ltd., London, 1992.
2) D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990.
3) C. T. Campbell, Surf. Sci. Rep. 27 (1997).
4) Články v odborných časopisech podle dohody studenta s vedoucím práce.
Cíle práce:
1) Příprava a charakteristika modelových systémů kov – oxid, sledování jejich elektronové struktury metodami elektronové spektroskopie.
2) Studium reaktivity připravených systémů. Změny elektronové struktury při interakci s plyny.
3) Interakce zkoumaných systémů s plyny za vyšších tlaků.
4) Diskuse a interpretace výsledků, srovnání katalytických vlastností zkoumaných systémů v závislosti na pracovním tlaku interagujících plynů.
5) Prezentace na odborných konferencích a v časopisech.
6) Sepsání dosažených výsledků do disertační práce.