Studium fyzikálně-chemických vlastností povrchově modifikovaného oxidu wolframu
| Thesis title in Czech: | Studium fyzikálně-chemických vlastností povrchově modifikovaného oxidu wolframu |
|---|---|
| Thesis title in English: | Study of physical and chemical properties of surface-modified tungsten oxide |
| Key words: | katalýza, oxid wolframu, klastry, částečná oxidace methanolu, leptaný uhlík |
| English key words: | catalysis, tungsten oxide, clusters, partial oxidation of methanol, etched carbon |
| Academic year of topic announcement: | 2012/2013 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP) |
| Supervisor: | prof. RNDr. Karel Mašek, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 26.09.2012 |
| Date of assignment: | 26.09.2012 |
| Confirmed by Study dept. on: | 05.12.2012 |
| Date and time of defence: | 20.09.2016 09:00 |
| Date of electronic submission: | 22.06.2016 |
| Date of submission of printed version: | 23.06.2016 |
| Date of proceeded defence: | 20.09.2016 |
| Opponents: | prof. RNDr. Stanislav Novák, CSc. |
| Ing. Jan Plšek, Ph.D. | |
| Advisors: | prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. |
| Guidelines |
| Význačných fyzikálně-chemických vlastností systémů kov/oxid se využívá v oblasti heterogenní katalýzy a senzorů plynů. Ke studiu vlivu struktury a morfologie na fyzikálně-chemické vlastnosti katalyzátorů a senzorů lze využít modelových systémů - epitaxních vrstev připravených na monokrystalických podložkách za přesně definovaných podmínek. Aktivní fáze je tvořena orientovanými nanočásticemi složenými z jedné nebo více kovových složek (monometalické nebo bimetalické systémy). Znalost detailní struktury nanočástic umožňuje pochopení vzájemného vztahu struktury a jejich adsorpčních a katalytických vlastností. Kovové nanočástice se připravují nejčastěji napařováním v ultravakuových podmínkách (UHV). Výběr studovaných materiálů se provádí na základě měření adsorpčních vlastností a reaktivity reálných systémů.
Předmětem disertační práce je studium fyzikálně chemických vlastností oxidu wolframu s povrchem modifikovaným depozicí aktivních kovů (Pd, Pt, Rh, Sn, Au..) metodou reflexní difrakce rychlých elektronů (RHEED) a metodami elektronových spektroskopií: fotoelektronovou spektroskopií (XPS), Augerovou spektroskopií (AES), spektroskopií charakteristických ztrát (EELS). Jako modelový substrát bude použita tenká vrstva oxidu WOx připraveného epitaxně na povrchu kovových monokrystalů. Depozice aktivních kovů a vytváření monometalických a bimetalických systémů na povrchu oxidu wolframu výrazně ovlivňuje fyzikálně chemické vlastnosti povrchu oxidu. Měření budou probíhat rovněž v laboratoři "Material Science Beamline" na Synchrotronu Elettra v Terstu. V rámci studia je možné absolvovat jednoroční pobyt v ústavu NIMS v Japonsku. Ověření adsorpčních vlastností a reaktivity zkoumaných materiálů bude prováděno na vzorcích připravených magnetonovým naprašováním, které se svou strukturou blíží reálným katalyzátorům a senzorům, pomocí metody infračervené spektroskopie a na mikroreaktoru. Morfologie jak modelových tak reálných systémů bude zkoumána mikroskopickými metodami (AFM, SEM). Experimentální práce bude probíhat zejména na ultravakuové aparatuře vybavené komerčním hemisférickým vícekanálovým analyzátorem pro měření elektronových spektroskopií a komerčním analyzátorem pro měření energetického rozdělení difraktovaných svazků. Přestože je disertační práce experimentální, doktorand získá i řadu teoretických znalostí v oblasti fyziky povrchů a vrstev a řadu zkušeností v oblasti zpracování digitálních signálů a obrazové informace. Konkrétní náplň práce lze přizpůsobit na základě dohody s vedoucím práce. Získané znalosti a zkušenosti s měřením na moderních zařízeních jsou využitelné v oblasti analýzy chemického složení pevných látek a struktury povrchů (výzkum povrchů a materiálů) a jejich elektronických vlastností jak ve vědeckých tak i průmyslových laboratořích. |
| References |
| L. Eckertová a kol., Metody analýzy povrchů - elektronová mikroskopie a difrakce, Academia, Praha 1996
W. Braun, Applied RHEED - Reflection High-Energy Electron Diffraction during crystal growth, Springer - Verlag, Heidelberg 1999 Ayahiko Ichimiya and Philips I. Cohen, Reflection High-Energy Elektron Diffraction, Cambridge University Press, 2004 D. Briggs, M.P. Seah: Practical Surface Analysis, vol. 2 - Auger and X-ray Photoelectron spectroscopy, Wiley, 1990 Časopisecká literatura |
| Preliminary scope of work |
| http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=273 |
| Preliminary scope of work in English |
| Physical and chemical properties of tungsten oxide thin film can be modified by deposition of any active metal (Pd, Pt, Rh, Sn or Au) or by formation of bimetallic system on the tungsten oxide surface. This phenomenon will be investigated by means of model systems – epitaxial metallic (or bimetallic) particles prepared on the epitaxial thin film substrates. The properties of these systems will be studied by means of reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and by methods of electron spectroscopy: photoelectron spectroscopy (XPS), Auger electron spectroscopy (AES), electron energy loss spectroscopy (EELS). As model substrates the epitaxial thin film oxides (WOx) grown on the surface of metallic single-crystals will be used. The measurements will be performed in an UHV chamber equipped with CCD camera RHEED system, hemispherical analyzer with multichannel detection and special analyzer for energy analysis of diffracted beams, placed at Surface Science laboratory in Prague as well as at Material Science Beamline at Elettra synchrotron in Trieste. The knowledge gain during the model studies will be used for preparation of real systems. The adsorption properties and reactivity will be studied by means of infrared spectroscopy. The morphology of the model as well as of real systems will be investigated by microscopy techniques (AFM, SEM).
http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/php/dis-abs.php?id=273 |