Understanding the catalytic and gas-sensing properties of metal oxide nanostructures with advanced surface science techniques

Abstract

Title: Understanding the catalytic and gas­sensing properties of metal oxide nanostructures with advanced surface science techniques Author: Lesia Piliai Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: doc. Mgr. Michael Vorochta, Ph.D., Department of Surface and Plasma Science Abstract: This thesis presents a comprehensive investigation of the catalytic and gas­sensing properties of CeO2, FeOx, ZnO and WO3 nanostructures. Using a combination of NAP­XPS and other surface sensitive techniques, the research has elucidated the morphological and electronic structures of these metal oxides, thereby improving the understanding of their performance in catalytic and gas sensing applications. For CO oxidation, model Au/CeO2, Pt/CeO2 and Fe/CeO2 catalysts have been studied under simulated reaction conditions, focusing on the metal/oxide and gas/oxide interfaces. The results obtained shed light on the nature of surface active sites, charge distribution, redox properties and morphology of the catalyst during CO oxidation. In addition, stable FeOx epitaxial films on ceria have been successfully prepared. In the field of gas­sensing, 1D ZnO and WO3 nanostructures have been investigated for the detection of CO gas and ethanol vapor. By studying the gas­solid interaction and correlating it with the...

Název práce: Pochopení katalytických a plynových senzorických vlastností nanostrukturních oxidů kovů pomocí pokročilých technik povrchové fyziky Autor: Lesia Piliai Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí disertační práce: doc. Michael Vorochta, Ph.D., Katedra fyziky povrchů a plazmatu Abstrakt: Tato disertační práce představuje komplexní výzkum katalytických a plynových senzorických vlastností nanostruktur CeO2, FeOx, ZnO a WO3. Pomocí kombinace NAP­XPS a dalších povrchově citlivých technik byly objasněny morfologické a elektronické struktury těchto oxidů kovů, čímž bylo zlepšeno porozumění jejich výkonů v katalytických a senzorických aplikacích. Pro oxidaci CO byly studovány modelové katalyzátory Au/CeO2, Pt/CeO2 a Fe/CeO2 za simulovaných reakčních podmínek se zaměřením na rozhraní kov/oxid a plyn/oxid. Získané výsledky vrhají světlo na povahu povrchově aktivních center, distribuci náboje, redoxní vlastnosti a morfologii katalyzátorů během oxidace CO. Kromě toho byly úspěšně připraveny stabilní epitaxní vrstvy FeOx na ceriu. V oblasti plynových senzorů byly studovány ZnO a WO3 1D nanostruktury pro detekci CO a par etanolu. Studiem interakcí plynů s pevnou látkou a jejich korelací s elektrickou odezvou ZnO a WO3 byly objasněny základní mechanismy snímání plynu spojené s těmito vrstvami oxidu...