Operando studium povrchové chemie při detekci ethanolu plynovým senzorem na bázi 1D nanostrukturovaných oxidů kovů

Navrhovaná diplomová práce bude zaměřena na studium povrchové chemie 1D nanomateriálů, jako jsou nanotyčky/nanodráty WO3 a ZnO, a to jak nedekorované, tak kovem (Au a Pt) dekorované, které jsou vysoce účinné pro chemorezistivní detekci etanolu. Studium se bude provádět primárně pomocí metody vysokotlaké rentgenové fotoelektronové spektroskopie (NAP-XPS), která umožňuje sledování chemických procesů na povrchu senzitivní vrstvy senzoru za provozních podmínek. Tato moderní povrchová analytická technika umožňuje získání kompletní informace o přítomnosti adsorbátů a chemickém stavu povrchu senzitivní vrstvy, a to přímo za podmínek blízkých reálným pracovním podmínkám plynového senzoru (300 °C, vysoký tlak okolního plynu). Cílem práce bude získat základní a praktické znalosti o mechanismech interakce etanolu s detekujícími materiály ve vztahu k jejich morfologii a složení, které v budoucnu pomohou vyvinut plynový senzor na bázi 1D nanostrukturovaných oxidů kovů vyznačujících se vysokou citlivostí a selektivitou vůči etanolu. Řešení práce předpokládá také využití dalších analytických technik, jako jsou skenovací a transmisní elektronová mikroskopie, a seznámení se s technikou fyzikální depozice z plynné fáze (PVD) používanou pro dekoraci povrchů kovovými nanočásticemi.

Zásady pro vypracování

1. Seznámit se s problematikou detekce plynů a vysokotlakou rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (NAP-XPS). Jedná se o jediné zařízení tohoto typu v celé České republice, na světě jich funguje pouze několik desítek.
2. Podílet se na přípravě plynových senzorů s nanostrukturovanou citlivostní vrstvou na bázi WO3 a ZnO nanodrátů.
3. Studium morfologie a složení připravených vzorků a zvládnutí metody jejich dekorace pomocí Au a Pt.
4. Studium interakce připravených vrstev s etanolem ve vyšších tlacích metodou NAP-XPS.
5. Zpracování experimentálních dat a sepsání diplomové práce.

Seznam odborné literatury

1. F.G. Bănică, Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications, John Willey and Sons, Chichester, England, 2012, ISBN:9780470710661.
2. D. Briggs and M. P. Seah, Practical Surface Analysis, John Willey and Sons, Chichester, England, 1990, ISBN-10: 0471920819. (Rentgenová fotoelektronová spektroskopie).
3. M. Salmeron and R. Schlogl, Ambient pressure photoelectron spectroscopy: A new tool for surface science and nanotechnology, Surf. Sci. Rep. 63, 169–199, 2008.
4. Odborné publikace dle doporučení vedoucího.