diplomová práce

Katalytické systémy založené na jednotlivých atomech

Text práce 9.26 MB

Autor práce: Ing. Adam Závodný

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: doc. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Oponent: Mgr. Martin Švec, Ph.D.

Abstrakt:

Realizace katalytických systémů založených na jednotlivých atomech umožní dosáhnout limitních vlastností kvality a selektivity katalyzátorů při současném zvýšení jejich životnosti a snížení celkových nákladů. Klíčovou vlastností katalyzátorů je jejich schopnost zachytit reaktanty a následně snížit energetickou náročnost chemické reakce. Tato práce se zabývá prvně jmenovaným: interakcí plynů (H2O, CO, O2 a NO) s jednotlivými atomy kovů (Rh, Ir, Cu) na povrchu magnetitu. Hlavní experimentální technikou je rastrovací tunelová mikroskopie umožňující studium povrchů na atomární úrovni.

Klíčová slova:

jednoatomové katalyzátory, magnetit, rhodium, iridium, měď, železo, kyselina tereftalová, samouspořádaní, STM

Termín obhajoby

20.6.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

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. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
doc. Ing. Jan Čechal, Ph.D.

Diplomová práce shrnuje experimentální poznatky získané na dvou pracovištích pomocí rastrovací tunelové mikroskopie. Společným bodem jsou jednoatomové katalyzátory. První část experimentálního studia, která je zaměřena na stability jednotlivých atomů přechodných kovů na povrchu magnetitu a jejich interakce s jednoduchými molekulami, byla vypracována na ve skupině Prof. Ulrike Diebold na IAP TU Wien. Cílem druhé části mělo být studium interakce CO2 s kovovými centry v 2D supramolekulárních strukturách. Zde se bohužel nepodařilo dosáhnout cíle z důvodu nefunkčnosti experimentálního zařízení. Student, Adam Závodný, přistupoval ke své práci odpovědně s vysokým nasazením a pracoval zcela samostatně. Diplomant je spoluautorem článku v prestižním časopise Angewandte Chemie, International Edition. Anglicky psaná diplomová práce předkládá výsledky, které jsou na vynikající úrovni.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Mgr. Martin Švec, Ph.D.

Tato diplomová práce, jejímž záměrem je základní výzkum jednoatomových katalyzátorů, má dvě části. V té první (a stěžejní) se autor zabývá depozicí atomů vybraných kovů na povrch Fe3O4 a v druhé zachycením opět jednotlivých atomů vybraných kovů na povrchu mezi organické molekuly. Prvotní testování katalytických vlastností takto připravených systémů je realizováno pozorováním změn po vystavení působení některých látek, jako CO, O2, H2O, NO. Hlavní metodou analýzy je STM, doplněné o XPS, což vymezuje velmi specifickou oblast dostupných informací. Mezi výsledky jsou k dispozici četné atomárně rozlišené mapy povrchu, kde jsou identifikovány kovové atomy a  posléze i adsorbované molekuly reaktantů. Práce navazuje na předchozí již publikované poznatky a těží ze zkušeností laboratoře, kde bylo provedeno STM. Přináší tak velmi zajímavé nové informace o dosud nezkoumaných možnostech funkcionalizace Fe3O4 pro účely katalýzy. Hodnota spočívá především v otevření nových směrů výzkumu, které mohou být námětem např. disertační práce. Celkově má diplomová práce naprosto adekvátní úroveň a překvapivě vyzrálou a srozumitelnou odbornou angličtinu. Velmi dobře je zvládnuta teoretická část a zpracování literatury (Section 1-3.) Odborná část pak přináší celou řadu podnětných poznatků a zevrubnou diskuzi. Fakt, že se nepodařilo provést všechny zamýšlené experimenty, je pochopitelný vzhledem k rozsahu problematiky a experimentálním nárokům.

Připomínky a otázky k eventuálnímu zodpovězení při obhajobě:
Drobné nedostatky práce spočívají zejména ve vynechání označení v některých obrázcích (např. Figure 4.7 - cyan rectangles) a také neuvedení experimentáních odchylek při určování pokrytí - viz. otázka níže. Také chybí některé základní detaly experimentu jako geometrie uspořádání expozice plynnými látkami. Nakonec se často v textu míchá dvojí označení látek chemickou zkratkou i slovním názvem, např. „magnetit(001)“ a „Fe3O4(001)“ či „copper“ a „Cu“ apod.
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 A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A