Vývoj částic typu core-shell pomocí galvanické výměny pro pokročilou katalýzu v oblasti vodíkové energie
| Název práce v češtině: | Vývoj částic typu core-shell pomocí galvanické výměny pro pokročilou katalýzu v oblasti vodíkové energie |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Development of Core-Shell Nanoparticles via Galvanic Replacement as Advanced Catalyst for Hydrogen Energy |
| Klíčová slova: | vodíková technologie|core-shell|nanočástice|elektrochemie |
| Klíčová slova anglicky: | hydrogen technology|core-shell|nanoparticles|electrochemistry |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Yurii Yakovlev, Ph.D. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 10.02.2025 |
| Datum zadání: | 10.02.2025 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 11.02.2025 |
| Konzultanti: | Yevheniia Lobko, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| • Studium doporučené literatury
• Vývoj částic se strukturou core-shell pomocí galvanické výměny • Seznámení s metodikami XPS, EDS, SEM a TEM • Studium aktivity katalyzátoru pomocí R/RDE • Příprava práce |
| Seznam odborné literatury |
| 1. Marc Koper, Andrzej Wieckowski. Fuel Cell Catalysis: A Surface Science Approach. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc, 2009. ISBN 978-0-470-13116-9.
2. Haoyan Cheng, Chenxiao Wang, Dong Qin, and Younan Xia. Galvanic Replacement Synthesis of Metal Nanostructures: Bridging the Gap between Chemical and Electrochemical Approaches. Accounts of Chemical Research 2023 56 (7), 900-909 . 3. Bard, Allen J. and Faulkner, Larry R.. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. 2nd : Wiley, 2001. ISBN 978-0471043720. |
| Předběžná náplň práce |
| V dnešní době existuje silná poptávka po čistých a udržitelných zdrojích energie. V tomto kontextu představuje vodíkový cyklus slibným pro řešení globálních energetických výzev. Pro široké rozšíření vodíkových technologií je však nutné překonat několik překážek, mezi které patří vývoj vysoce aktivních, ale zároveň cenově dostupných katalyzátorů.
Nanostrukturované katalyzátory s architekturou core-shell získávají značnou pozornost díky své vysoké katalytické aktivitě, odolnosti a efektivnímu využití drahých kovů. Mezi různými metodami přípravy umožňuje galvanická výměna tvorbu částic core-shell nahrazením vnější vrstvy atomů „méně ušlechtilých“ kovů (např. Cu, Co, Ni) ušlechtilejšími katalytickými kovy (např. Pt, Pd, Ir). Tato práce se zaměřuje na vývoj částic se strukturou core-shell s různými kombinacemi jádra (core) a pláště (shell) a s nastavitelnou strukturou pláště. Klíčovým cílem je stanovit vztahy mezi strukturou a aktivitou syntetizovaných nanostruktur. Chemická charakterizace bude provedena pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a energiově disperzní spektroskopie (EDS). Strukturální analýza bude prováděna pomocí skenovací a transmisní elektronové mikroskopie (SEM/TEM). Elektrochemická aktivita částic bude hodnocena pomocí techniky rotující diskové elektrody (RDE). |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| Nowadays, there is a strong demand for clean and sustainable energy sources. In this context, the hydrogen cycle offers a promising solution to address global energy challenges. However, the widespread adoption of hydrogen technology requires overcoming several hurdles, including the development of highly active yet cost-effective catalysts.
Nanostructured catalysts with core-shell architectures have garnered significant attention due to their high catalytic activity, durability, and efficient utilization of precious metals. Among various preparation methods, galvanic replacement allows the creation of core-shell nanoparticles by replacing the outermost atomic layer of "less noble" metals (e.g., Cu, Co, Ni) with more noble catalytic metals (e.g., Pt, Pd, Ir). This work focuses on the development of core-shell nanoparticles with various core-shell combinations and tunable shell structures. A key objective is to establish the structure-activity relationships of the synthesized nanostructures. Chemical characterization will be conducted using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). Structural analysis will be performed using scanning and transmission electron microscopy (SEM/TEM). Finally, the electrochemical activity of the nanoparticles will be evaluated using the rotating disk electrode (RDE) technique |