Studium modelových katalyzátorů s vysokou disperzí aktivního kovu

Anglický název: Study of model catalysts with high dispersion of active metal

Vedoucí: prof. Mgr. Iva Matolínová, Dr.

Konzultant: Mgr. Mykhailo Vorokhta, Ph.D.

Anotace

V heterogenní katalýze jsou velmi často využívány katalyzátory v podobě oxidických nosičů, na jejichž povrchu jsou deponovány malé klastry katalyticky aktivních kovů. Hlavním požadavkem na nosič je poskytnout co největší specifickou plochu pro zvýšení disperze katalyzátoru. Velmi jemná disperze aktivního kovu do podoby klastrů obsahujících pouze několik málo atomů maximalizuje využití vzácných kovů vystavením každého jednotlivého atomu kovu reaktantům. Aby nedocházelo k sintrování a deaktivaci takovýchto katalyzátorů za reálných reakčních podmínek, je třeba jednotlivé kovové atomy stabilizovat na specifických adsorpčních místech na povrchu substrátu. Studium reálných katalyzátorů je však z důvodu jejich strukturní, kompoziční a chemické složitosti velmi obtížné. Z tohoto důvodu využíváme modelových systémů, které jsou jednodušší a dobře definované. Navrhovaná diplomová práce naváže na naše nedávné studie interakce platiny s povrchy modelových epitaxních vrstev oxidu ceričitého provedené metodami fotoelektronových spektroskopií (PES), skenovací tunelovou mikroskopií (STM) v kombinaci s výpočty DFT, které prokázaly, že jednotlivé atomy Pt jsou na dobře definovaných površích oxidu ceru stabilizovány na okrajích monoatomárních schodů v iontové formě Pt2+ [1]. Podmínky (de)stabilizace platiny v iontové podobě a její katalytická aktivita nejsou však dosud zcela probádané.

V rámci diplomové práce bude studována interakce vzácného kovu (Pt, Au,…) s povrchy epitaxních vrstev oxidu ceru in-situ zejména metodami fotoelektronových spektroskopií (UPS, XPS, v operando podmínkách NAP-XPS) a difrakcí pomalých elektronů (LEED). Cílem práce bude připravit vysoce dispergovaný modelový katalyzátor a studovat jeho stabilitu v oxidačně redukčních podmínkách v oblasti tlaků od UHV po jednotky mbar.

Zásady pro vypracování

  1. Studium literatury
  2. Seznámení se s měřicími aparaturami XPS/XPD/UPS a NAP-XPS/UPS
  3. Příprava modelových vrstev oxidu ceru a jejich charakterizace metodami XPS, UPS, LEED
  4. Depozice aktivního kovu (Pt, Au,…) a studium interakce s oxidem ceru výše uvedenými metodami jak v UHV podmínkách, tak i za vyšších tlaků
  5. Zpracování dat a sepsání práce

Literatura

  1. Dvorak, F; Camellone, MF; Tovt, A; Tran, N-D; Negreiros, FR; Vorokhta, M; Skala, T; Matolinova, I; Myslivecek, J; Matolin, V; Fabris, S Nat. Commun., 7 (Feb): Art. No. 10801 (8 pages), 2016.
  2. Trovarelli A., Catalysis by Ceria and Related Materials, Imperial College Press, London (2002), ISBN: 1-86094-299-7.
  3. Bond G.C.; Louis C.; Thompson D.T., Catalysis by Gold, Imperial College Press, London (2006), ISBN: 1-86094-658-5.
  4. Odborná literatura dle doporučení vedoucí práce

 

Toto téma v SIS