Temperature-induced restructuring of Pt-Cu bimetallic alloy catalyst for fuel cell applications

Description in Czech

V mnoha katalytických reakcích bimetalické slitiny často vykazují vyšší aktivitu než jejich monometalické protějšky. Takové zvýšení aktivity je přičítáno modifikaci struktury katalyzátoru, což je příznivější pro interakci s reakčními meziprodukty. Mezi takové bimetalické katalyzátory patří např. slitiny platiny s levnými 3d přechodovými kovy, které jsou úspěšně použity v palivových článcích s polymerní membránou (PEMFC).

Kontrola struktury a složení bimetalických katalyzátorů umožňuje ladění jejich katalytické aktivity k vybrané reakci. Toho lze dosáhnout jejich tepelným žíháním. Lepší pochopení teplotně závislé dynamiky struktury bimetalického katalyzátoru je předpokladem pro vývoj účinného katalyzátoru pro vodíkové palivové články.

V této práci budou katalyzátory na bázi slitiny Pt-Cu s různým složením (Pt3Cu1, Pt1Cu1, and Pt1Cu3) připraveny metodou magnetronového naprašování ze dvou jednotlivých terčů: platiny a mědi. Změny chemického složení a struktury slitin Pt-Cu v závislosti na teplotě budou charakterizovány in situ pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS) a rentgenové difrakce (XRD).

Cílem práce bude důkladně prozkoumat restrukturalizaci bimetalických slitin Pt-Cu vyvolaných tepelným žíháním a získat komplexní strukturální a kompoziční informace.

Zásady pro vypracování

1. Rešerše literatury.
2. Seznámení s metodou přípravy tenkých vrstev a zařízeními XPS a XRD, které budou využívány v rámci této práce.
3. Příprava katalyzátorů magnetronovým naprašováním.
4. In situ studium chemického složení a struktury připravených vrstev v závislosti na teplotě metodami XPS a XRD.
5. Zpracování experimentálních dat a sepsání bakalářské práce.

Literatura

1. Handbook of fuel cells: Fundamentals, technology, applications, W. Vielstich, A. Lamm, H.A. Gasteiger, Wiley 2003, ISBN: 978-0-471-49926-8
2. N. Zhang, Q. Shao, X. Xiao, X. Huang. Advanced Catalysts Derived from Composition‐Segregated Platinum–Nickel Nanostructures: New Opportunities and Challenges. Adv. Funct. Mater., 29(13), 1808161.