2025-111-40
In-situ DRIFT charakterizace nových typů heterogenních katalyzátorů využívající 2D materiály jako nosiče pro imobilizaci vzácných kovů
Vedoucí práce: Ing. Martin Veselý, Ph.D.
Konzultant: Ing. Martina Pitínová PhD.
Podstata a cíl práce
2D materiály jsou definovány jako vrstevnaté materiály jež tvoří krystaly o minimální tloušťce jednoho až několika málo atomů. Prvním a nejznámějším zástupcem 2D materiálů je grafen, který byl v roce 2004 izolován z přírodního grafitu. Kromě grafenu byla od té doby popsána celá řada 2D materiálů. Unikátní vlastnosti 2D materiálů z nich dělají zajímavé nosiče pro různé katalyticky aktivní systémy. Heterogenní katalyzátory využívající vybrané 2D materiály jako nosiče pro vzácné kovy (Pt, Pd, Ru, Rh) budou připravovány a testovány v hydroformylačních a hydrogenačních reakcích. Hydroformylace jsou reakce olefinů se syntézním plynem (H2:CO = 1:1) za vzniku aldehydů. Aldehydy připravované touto cestou jsou pak základní chemickou komoditou, jež je využívána pro výrobu celé řady alkoholů, karboxylových kyselin, esterů či lineárních aminů, které dále slouží v syntéze chemických specialit jako léčiv či vonných látek. K porozumění mechanismu průběhu katalytické reakce, je zásadní popsání interakce reaktantů (v případě hydroformylací alkenu, vodíku a oxidu uhelnatého) s katalyticky aktivními centry, v případě heterogenních katalyzátorů přímo atomy kovů. Ke studiu této interakce je nejvhodnější užití in-situ difuzní reflektance DRIFT (diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy).
Náplň činnosti studenta
V rámci experimentální činnosti bude student provádět in-situ DRIFT studie katalyzátorů vykazující vysokou katalytickou aktivitu v hydroformylačních a hydrogenačních reakcích modelových olefinů. Student bude měřit za reálných stavových podmínek (teplota a tlak) povrchovou reakci a zkoumat adsorpci reakčních komponent na povrchu katalyzátoru v závislosti na reakčních podmínkách. Výsledné mechanistické představy o povrchové reakci budou dávány do korelace s dalšími ex-situ charakterizačními metodami jako je skenovací (SEM) a transmisní elektronová mikroskopie (TEM), rentgenová difrakce (XRD), Ramanova spektroskopie, atomová absorpční spektroskopie (AAS) a rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS).
Doplňující informace
Místo řešení: Ústav organické technologie (111)