Student: Ivan Khalakhan
Školitel: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc.
Konzultant: Mgr. Iva Matolínová, Dr.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Katalyticky aktivní nanočástice kovů (Pt, Au, Pd, Ag, ..) o průměru jednotek až několika desítek nm a konstantní velikosti ve formě pravidelně uspořádaných superstruktur deponovaných na SiO2/Si a CeO2/SiO2/Si podložkách mohou být využity jako dokonalé modelové katalyzátory. Změnou velikosti částic, jejich uspořádání a vzdálenosti lze připravit modelové systémy vhodné pro studium vlivu morfologických parametrů a tzv. rozměrového jevu v katalýze1-3.
V rámci práce budou připravovány tyto systémy metodou elektronové litografie v řádkovacím elektronovém mikroskopu (SEM) na různých podložkách, především na oxidu křemíku a céru2,3. Bude hledána vhodná kombinace e-resistů a jejich depozice pomocí metody „spin-coating“ umožňující připravit velmi malé katalytické částice o průměru menším než 10 nm s vysokou hustotou. Reakční vlastnosti budou měřeny pomocí čipového mikroreaktoru. Chemické složení a hloubkové profily budou studovány pomocí metod hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS), termodesorpční spektroskopie, fotoelektronové spektroskopie XPS/UPS. Morfologické parametry budou určovány metodami SEM a řádkovací tunelové mikroskopie STM. Struktura valenčního pásu bude zkoumána metodou resonanční fotoelektronové spektroskopie na synchrotronu Elettra v Terstu.
Model catalysts composed of small supported particles in the range of a few nanometers in diameter will be prepared by metal evaporation and growth of Pt, Au, Pd, Ag, .. on well-defined silica and ceria films on a silicon wafer single-crystal substrate. The model catalysts will be prepared by means of electron beam lithography in scanning electron microscope (SEM). The method has been established previously for various noble metals and allows the fabrication of samples consisting of particles of well defined size and variable aspect ratio in a perfectly regular array.
Prepared model systems will be characterized in a UHV systems equipped with photoelectron spectroscopy (XPS/UPS), thermodesorption spectroscopy (TDS) with molecular beams, and scanning tunneling microscopy (STM). The metal-substrate interface composition will be investigated by the secondary ion mass spectroscopy (SIMS) technique. Structure of valence band will be studied by means of resonant photoelectron spectroscopy (RPES) at the Material Science Beamline at the Elettra Synchrotron in Trieste. Reactive properties of the systems will be tested in the chip micro-reactor.
Reference
1. I. Matolínová, V. Johánek, T. Skála, K. Veltruská, V. Matolín, Applied Surface Science 245 (2005), 87.
2. V. Johánek, M. Laurin, A. W. Grant, B. Kasemo, C. R. Henry, J. Libuda, SCIENCE, 304 (2004) 1639
3. M. Laurin, V. Johánek, A. W. Grant, B. Kasemo. J. Libuda and H.-J. Freund, J Chem Phys, 122 (2005) 084713
Literatura:
1. NANOCATALYSIS, Ed.: U. Heinz, U. Landman, Springer 2008.
2. NANOTECHNOLOGY IN CATALYSIS, Ed.: B. Zhou, S. Han, R. Rija, G.A. Somorjai, Springer 2007.
3. PHYSICS AND CHEMISTRY OF INTERFACES, H.-J. Butt, K. Graf, M. Kappl, Willey 2006.
4. SURFACE SCIENCE – Foundation of Catalysis and Nanoscience, K.W. Kolasinski, Willey 2002.
Předpokládané znalosti:
Dokončené VŠ studium fyziky se zaměřením na fyziku kondenzované fáze.