Studium růstu oxidu železa na povrchu oxidu ceru

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, reformace uhlovodíků …), kde slouží jako aktivní substrát pro katalyticky aktivní kovy jako jsou platina, rhodium a nikl [2, 3]. Nedávné studie ukázaly, že katalytickou aktivitu oxidu ceru v některých reakcích (oxidace CH4, redukce NOx …) lze zvýšit přidáním oxidu železa [4, 5].

Náplní této bakalářské práce je připravit tenké epitaxní vrstvy oxidu ceru na monokrystalu Cu(111) nebo Ru(0001). Na tyto vrstvy bude postupně napařeno různé množství železa a připravené povrchy budou charakterizovány dostupnými in-situ metodami.

Příprava vrstev bude kontrolována pomocí metod LEED (nízkoenergetická elektronová difrakce) a XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie). Výsledné povrchy budou zobrazeny pomocí metod STM (skenovací tunelová mikroskopie) nebo AFM (mikroskopie atomárních sil). Cílem práce bude charakterizace vrstev CeOx + FeOx připravených za různých podmínek, tj. například různé množství deponovaného železa, různá teplota substrátu během depozice apod.

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 na vybraném substrátu
5. Depozice vhodného množství Fe na připravené povrchy oxidu ceru za vhodných podmínek (vhodná teplota substrátu, tlak kyslíku).
6. Charakterizace připravených vzorků pomocí STM/AFM a XPS.
7. Vyhodnocení výsledků.
8. Sepsání bakalářské 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. Ind. Eng. Chem. Res. 57 (49), p. 16675–16683 (2018)
5. Anzorena R.S. et al., Ceramics International 45(16), p. 19757-19765 (2019)