Studium růstu Au klastrů na epitaxních vrstvách oxidu ceru s různou hustotou schodů

Anglický název: Study of the growth of Au clusters on epitaxial cerium oxide films with different step densities

Vedoucí: RNDr. Peter Matvija, Ph.D.

Anotace

Oxid ceru je dobře známý a široce používaný materiál díky své schopnosti snadno ukládat a následně uvolňovat kyslík [1]. Tato vlastnost ho předurčuje k využití v různých katalytických aplikacích (oxidace CO, water-gas-shift, reforming uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy, jako jsou platina, rhodium, nikl a zlato [2, 3].

Jelikož většina metod povrchové fyziky vyžaduje elektrickou vodivost vzorků a objemový oxid ceru je izolant (band gap přibližně 6 eV), v modelových studiích se místo monokrystalického oxidu ceru používají tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na kovech s vhodnými vlastnostmi (například Cu nebo Ru [1, 4]). Na takto připravený povrch se deponují katalyticky aktivní kovy, jejichž katalytická aktivita je podpořena přítomností oxidu ceru.

Náplní této diplomové práce je připravit tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru s různou hustotou schodů. Příprava vrstev bude kontrolována pomocí metod LEED (nízkoenergetická elektronová difrakce) a XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie). Výsledné vrstvy budou zobrazeny pomocí metod STM (skenovací tunelová mikroskopie) nebo AFM (mikroskopie atomárních sil). Cílem práce by měla být sada dat získaná STM nebo AFM popisujících topografii povrchu „kov/oxid ceru/Au“. Tato data budou součástí většího výzkumného projektu, jenž se zaměřuje na studium katalytické aktivity oxidu ceru v různých chemických reakcích za operando podmínek.

Zásady pro vypracování

  1. Bibliografická rešerše.
  2. Seznámení se s experimentálními metodami XPS, LEED, STM a AFM.
  3. Příprava monokrystalického substrátu (například Ru(0001) nebo Cu(111)) v ultra-vysokém vakuu.
  4. Příprava epitaxních vrstev oxidu ceru s různou hustotou schodů na vybraném substrátu
  5. Depozice vhodného množství Au na připravené povrchy.
  6. Charakterizace připravených vzorků pomocí STM/AFM.
  7. Vyhodnocení výsledků.
  8. Sepsání diplomové práce.

Literatura

  1. A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials, Imperial College Press, London (2002)
  2. S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265
  3. Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935
  4. J.-L. Lu, H.-J. Gao, S. Shaikhutdinov, H.-J. Freund, Surface Science, Volume 600, Issue 22, 2006
  5. Kittel, Charles, Introduction to Solid State Physics, Wiley (2004)

 

Toto téma v SIS