Modelové elektrokatalyzátory kov-oxid pro konverze energie

Student: Fusek Lukáš
Školitel: Doc. Mgr. Josef Mysliveček, Ph.D. & Prof. Dr. Jörg Libuda, Ph.D., Friedrich Alexander University, Erlangen, Germany
Konzultant: RNDr. Viktor Johánek, Ph.D.
Stav práce: zadaná

Anotace:

Katalyzované elektrochemické procesy mají potenciál stát se klíčovou složkou budoucích technologií pro využití obnovitelných zdrojů v energetice a chemické produkci [1]. Elektrokatalyzátory vyvíjené pro tyto účely představují složité nanostrukturované systémy, u kterých je aktivita, selektivita a stabilita určena morfologií na atomární úrovni. Pro porozumění elementárních fyzikálně-chemických procesů na povrchu elektrokatalyzátorů se rozvíjejí tzv. modelové přístupy, kdy jsou elektrokatalytické procesy studovány na monokrystalických vzorcích s atomárně definovanou povrchovou morfologií [2]. Modelové elektrokatalyzátory jsou v současnosti studovány převážně ve formě kovů či bimetalických kovových systémů.

Navrhovaná práce se zabývá rozvojem modelové elektrokatalýzy systémů kov-oxid [3]. Atomárně definované modelové systémy kov-oxid je obtížné připravovat čistě elektrochemickými postupy. Příprava takovýchto systémů je naopak do hloubky rozpracována ve fyzice povrchů, kde jsou pro přípravu modelových katalyzátorů používány fyzikální metody [4]. Kombinace fyzikálních a elektrochemických postupů v modelových studiích představuje originální rys navrhované práce, který umožní získat jedinečné informace o vztahu mezi morfologií a reaktivitou katalyzátorů v elektrochemických reakcích. Práce cílí na získání originálních výsledků jak v přípravě prakticky použitelných modelových katalyzátorů kov-oxid, tak na porozumění reaktivity těchto katalyzátorů v elektrooxidaci energeticky relevantních molekul s důrazem na molekuly obsahující vazby C-C.

Práce bude probíhat v laboratořích skupiny fyziky povrchů KFPP MFF UK a navazovat na úspěšnou řadu studií vztahů mezi morfologií a reaktivitou heterogenních katalyzátorů [5]–[8]. Práce bude probíhat v úzké spolupráci s předními zahraničními laboratořemi v oborech heterogenní katalýzy, elektrokatalýzy a teoretické fyzikální chemie.

Předpokládané znalosti: Dokončené VŠ studium fyziky nebo chemie (fyzika/chemie pevných látek výhodou)

<<Annotation in English>>

Literatura / References:

  1. V. R. Stamenkovic et al., Nat. Mater., vol. 16, p. 57, 2017, doi:10.1038/nmat4738.
  2. N. M. Markovic and P. N. J. Ross, Surf. Sci. Reports, vol. 45, p. 117, 2002, doi:10.1016/S0167-5729(01)00022-X.
  3. F. Faisal, et al., Nat. Mater., vol. 17, p. 592, 2018, doi:10.1038/s41563-018-0088-3.
  4. H. Kuhlenbeck et al., Chem. Rev., vol. 113, p. 3986, 2013, doi:10.1021/cr300312n.
  5. M. Happel, et al., J. Catal., vol. 289, p. 118, 2012, doi:10.1016/j.jcat.2012.01.022.
  6. Y. Lykhach, et al., J. Phys. Chem. C, vol. 116, p. 12103, 2012, doi:10.1021/jp302229x.
  7. F. Dvořák, et al., Nat. Commun., vol. 7, p. 10801, 2016, doi:10.1038/ncomms10801.
  8. F. Dvořák, et al., ACS Catal., vol. 8, p. 4354, 2018, doi:10.1021/acscatal.7b04409.
  9. a další aktuální časopisecká literatura v oboru.