diplomová práce

Plazmonicky aktivní elektrochemické elektrody na bázi nanotrubic sulfidu wolframičitého pokrytých zlatými nanočásticemi

Text práce 5.77 MB

Autor práce: Ing. Zita Salajková

Ak. rok: 2016/2017

Vedoucí: Ing. Filip Ligmajer, Ph.D.

Oponent: RNDr. Aleš Daňhel, Ph.D.

Abstrakt:

Při dopadu elektromagnetické vlny na kovovou nanostrukturu dochází za určitých podmínek k jejímu svázání s kmity elektronů a ke vzniku tzv. povrchových plazmonových polaritonů. Při nezářivém zániku těchto kolektivních oscilací dochází k excitaci  nosičů náboje, které pak mají na krátký čas mnohem větší energii, než jaká by jim příslušela čistě na základě teploty nanostruktury.  Tyto tzv. horké elektrony a díry nacházejí svoje využití ve fotochemických aplikacích, například v reakcích probíhajících na fotoaktivních elektrodách, kde horké elektrony fungují jako katalyzátory. Při výrobě těchto elektrod se nabízí využít zlatých nanočástic, které díky vybuzení plazmonů vykazují ve viditelné nebo blízké infračervené oblasti výrazně (rezonančně) zesílenou absorpci, což by např. mohlo zefektivnit využití solární energie. Tato práce se zabývá elektrochemickými experimenty, které mají sloužit k objasnění principů fotochemických reakcí za přítomností horkých elektronů v našem modelovém systému. Ten je tvořen skleněnými elektrodami s vrstvou cínem dopovaného oxidu inditého pokrytého nanotrubkami ze sulfidu wolframičitého, které na sobě nesou zlaté nanočástice a elektrolytem obsahujícím redoxní komplexy.  Porovnání chronoamperometrických měření na jednotlivých součástech tohoto systému ukazuje, že excitace plazmonických nanočástic skutečně vede ke vzniku fotoproudu a že elektrochemické metody mohou sloužit k analýze fotochemických reakcí katalyzovaných horkými elektrony.

Klíčová slova:

Plazmonika, elektrochemie, chronoamperometrie, horké nosiče náboje, zlaté nanočástice, WS2, fotoelektrody

Termín obhajoby

20.6.2017

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Filip Ligmajer, Ph.D.

Zita Salajková se svědomitě zhostila náročného úkolu odhalit skryté mechanismy při fotochemických reakcích na plazmonicky aktivních elektrodách. Poctivě provedla rozsáhlé série foto-elektrochemických měření a detailně zpracovala jejich výsledky. Postupem času také výrazně zlepšila svoji znalost základních i pokročilých témat jak v plazmonice, tak v elektrochemii. Slabší stránkou byla její samostatnost při formulaci hypotéz a návrhu dalších experimentů k jejich ověření. Dále se jí také, ani přes zvýšené úsilí, nepodařilo vytvořit text, který by byl bez pravopisných a stylistických chyb. Celkově ale navrhuji hodnotit její práci klasifikačním stupněm "velmi dobře".
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Známka navržená vedoucím: B

Posudek oponenta
RNDr. Aleš Daňhel, Ph.D.

Bc. Zita Salajková se ve své diplomové práci zabývá studiem elektrochemických vlastností nově navržených a připravených fotoaktivních pracovních elektrod (ITO-WS2-AuNPs).
Velice kladně hodnotím pečlivě a přiměřeně do hloubky zpracovaný teoretický úvod i celkovou grafickou úpravu práce včetně názorných obrázků. Po vědecké stránce se jedná o ucelenou práci založenou na dostatečně velkém množství provedených experimentů, měření a vyhodnocení získaných dat, které jsou řádně diskutovány. Veškerá literatura je rovněž řádně a uceleně citována.
Závěrem tedy mohu konstatovat, že předložená diplomová práce splňuje všechny požadavky na práce tohoto typu kladené, doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnocení: A.
Měl bych na závěr dotaz či připomínku k celkovému členění této práce. V Experimentální části jsou prezentována naměřená data i diskuse k nim. Možná je toto způsobenou odlišnou zvyklostí členění v materiálové vědě, ale v chemických vědách se běžně uvádějí v experimentálních části pouze použité přístroje, vybavení, chemikálie a postupy. Naměřená data jsou pak publikována a diskutována až v samotné kapitole: „Výsledky a diskuse“. Jsou tyto zvyklosti opravdu takto odlišné?
Formální nedostatky:
Str. 4, ř. 12: chybí „s“
Str. 11, ř. 29: častý překlep ve slově „fotovoltanika“ (Dále pak i Str. 13, ř. 34)
Str. 12, Obr. 1.5: u grafů by bylo vhodné uvést popisek osy-x, v bodě c) chybí pravděpodobně slovo „rozdělen/hladině/energii“: „…a její rozdělení odpovídá Fermiho ???,…“
Str. 14: V textu chybí odkaz na Obr. 1.6
Str. 16: Nesrozumitelná věta: „Při analytickém měření je měněn potenciál na zkoumané látce a zaznamenáván proud, který začne protékat.“ Různé hodnoty potenciálu jsou vkládány na pracovní elektrodu, a pakliže ta dosáhne energie, která umožní přenos elektronu např. na rozhraní elektroda-zkoumaný roztok, tehdy dojde k toku elektrického proudu systémem elektrod.
Str. 17: Chybí jednotky u potenciálu NHE.
Str. 19., ř. 15: Nesrozumitelná věta: „Počet stavů při daném rozsahu energií záleží ??? povrchu elektrody v kontaktu s roztokem a hustotě stavů elektronů v elektrodě.“
Str. 20, popisek Obr. 2.1: Na místo „energiových“, je správné použít „ energetických"
Str. 21, ř. 2: V první větě prvního odstavce: slovo „vyčítání“? Asi bylo myšleno odečítání nebo lépe měření. (Stejná chyba se nachází i v kap. 3.6 Diskuse, 5. řádek)
Str. 27, popisek Obr. 2.7: správně se ve slově „cela“ píše v druhém pádě „cely“, nikoliv „celi“
Str. 32, ř. 17, V jednotkách měrného odporu ITO se objevil neznámý znak. Na to je potřeba dávat pozor
Str. 33, kap. 3.3: V kapitole nazvané Elektrochemická cela, bych čekal, že se objeví informace o výrobci, případně min. materiálu cely. Pokud byla tzv. „home-made“, je vhodné uvést i její schéma. V tomto případě se dá rovněž mluvit o spektro-elektrochemické cele.
Str. 46, ř. 4: V experimentu byla použita ITO…
Výše uvedené nejasnosti či překlepy jsou čistě formálního charakteru a nikterak nesnižují vědeckou úroveň této diplomové práce.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A