Interaction of water vapor with epitaxial layers of cerium dioxide

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá interakcí molekul vody s oxidem ceričitým, který je díky své schopnosti ukládání a uvolňování kyslíku široce využíván v oblasti nanomedicíny, katalýzy a životního prostředí. Přestože byl v této oblasti již proveden rozsáhlý výzkum, chybělo základní pochopení toho, jak voda interaguje s oxidem ceru za běžných (operando) podmínek. V této studii byla použita technika řádkovací tunelové mikroskopie, rentgenové fotoelektronové spektroskopie při téměř atmosférickém tlaku a studium disociace vody na tenkých vrstvách stochiometrického CeO2(111)/Pt(111) s kontrolovanou hustotou schodů. Výsledky studie přispěly k identifikaci tří adsorpčních druhů a ukázaly, že kinetika disociace závisí na hustotě schodů. Tato zjištění přinášejí nový náhled na roli vody při interakcích s oxidem ceričitým za operando podmínek.

This thesis investigates the interaction between water and cerium oxide, which, due to its oxygen storage activity, could be widely used in nanomedicine, catalysis, and environmental applications. Despite extensive research, a fundamental understanding of how water interacts with cerium oxide under ambient conditions has been lacking. The study utilizes scanning tunneling microscopy, near-ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy, and the study of water dissociation on stoichiometric CeO2(111)/Pt(111) thin films with controlled step density. The results demonstrate the identification of three adsorption species and reveal that the dissociation kinetics depend on step density. These findings provide new insights into the role of water in cerium oxide interactions under operando conditions.