Studium růstu tenkých vrstev oxidu ceru na nanostrukturním povrchu Al2O3/Ni3Al(111)

Oxid ceru je dobře známý a široce využívaný 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 [4, 5].

Je známo, že jedním z klíčových faktorů ovlivňujících aktivitu katalyzátorů založených na oxidu ceru je velikost nanočástic [6]. V rámci této bakalářské práce budou připraveny tenké vrstvy oxidu ceru na nanostrukturním substrátu Al2O3/Ni3Al(111) [7]. Řada studií ukazuje, že nanostruktura tohoto povrchu je vhodná pro růst uspořádaných kovových klastrů s definovanou velikostí [7, 8].
V rámci této práce bude připraven povrch Al2O3/Ni3Al(111). Na tento povrch bude deponováno malé množství ceru za různých podmínek (v ultravysokém vakuu, za přítomnosti kyslíku, se zárodečnou vrstvou Pd klastrů). Povrchová struktura a chemický stav připravených vrstev budou kontrolovány pomocí dostupných metod: nízkoenergetická elektronová difrakce (LEED), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS) a skenovací tunelová mikroskopie (STM).

Cílem práce bude zjistit, jestli je povrch Al2O3/Ni3Al(111) možné využít jako vzor pro růst uspořádaných klastrů oxidu ceru s definovanou velikostí. Získané poznatky mohou sloužit jako základ dalšího studia CeO2-Al2O3 systému v reakčních podmínkách, tj. za přítomnosti reaktivních plynů, za zvýšené teploty apod.

[1] A. Trovarelli (Ed.), Catalysis by Ceria and Related Materials. Imperial College Press, London (2002), ISBN: 978-1-78326-131-4
[2] B. Voightlaender, Scanning Probe Microscopy. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2015), ISBN: 978-3-662-45240-0
[3] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013), ISBN: 978-3-642-27381-0
[4] S. Park, J.M. Vohs, R.J. Gorte, Nature, 404 (2000), p. 265
[5] Q. Fu, H. Saltsburg, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 301 (2003), p. 935
[6] G.M. Mullen et al. React. Chem. Eng., 3, 75-85 (2018)
[7] M. Schmid et al. PRL 99, 196104 (2007)
[8] G. Hamm et al. Nanotechnology 17, 1943 (2006)