|
|
Studium perovskitových oxidových katalyzátorů pro parciální oxidace metanu
Cihlář, Jaroslav ; Hanykýř, Vladimír (oponent) ; Čapek,, Libor (oponent) ; Čičmanec,, Pavel (vedoucí práce)
Studium bylo provedeno na perovskitových systémech obecného vzorce A1-xA‘xB1-yB‘yO3± (A=La, Sm, A´=Ca, B´=Al, B=Co,Fe,Mn a Cr) . Zkoumané perovskitové oxidy byly syntetizovány polymeračními metodami a charakterizovány rentgenovou strukturní analýzou, BET, SEM a EDX. TPD spektra a katalytické testy byly provedeny ve vysokoteplotním reaktoru s pístovým tokem a analyza produktů provedena hmotnostním spektrometrem. Bylo zjištěno, že oxidace metanu při poměrech O2/CH40,5 silně závisí na teplotě. Při teplotách mezi 300-700oC dochází k úplné oxidaci metanu na oxid uhličitý a vodu, zatímco při teplotách nad 700oC probíhá parciální oxidace metanu (POM) na vodík a oxid uhelnatý (syngas). To je vysvětlováno rovnováhou O2 mezi plynnou fází a pevným perovskitem. Bylo použito osm perovskitových systémů, na kterých probíhají tyto reakce stejným způsobem. Reformace probíhá nad teplotu 700oC. Mezi nejlepší katalytické systémy patřily perovskity typu kobaltitu a feritu. Na základě získaných výsledků byl navržen pro oxidace a reformace perovskitovými systémy Mars van Krevelenův mechanismus. Bylo dokázáno, že POM probíhá dvoustupňovým mechanismem. V první kroku vznikají produkty úplné, totální oxidace (TO), které v druhém kroku přecházejí na syntézní plyn (H2+CO).
|
|
|
Semiconductor diagnostics and monitoring of chemical reactions by SIMS method
Janák, Marcel ; Skladaný, Roman (oponent) ; Bábor, Petr (vedoucí práce)
Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) is a powerful surface science technique with high sensitivity for elemental composition. This work demonstrates TOF-SIMS abilities in three different research areas. The first part deals with the localization of high voltage dies defects, which is necessary for their further characterization by the TOF-SIMS method. For this purpose, an experimental setup with control software allowing automated measurement of leakage current tests at various die locations was proposed. The second part deals with the quantification of Mg dopant depth profiles in various AlGaN samples. The quantification is based on the RSF method and allows the characterization of doped AlGaN heterostructures for high electron mobility transistors (HEMT) or various optoelectronic devices. A set of 12 Mg doped AlGaN calibration samples for quantification of depth profiles was prepared by the ion implantation technique. The last part demonstrates the abilities of the static TOF-SIMS method in heterogeneous catalysis research. Our primary research objective is the dynamics of catalytic carbon monoxide oxidation to carbon dioxide on platinum polycrystalline microstructures at high vacuum pressures. In this work, we present the first real-time observations of spatiotemporal patterns of varying surface coverages during distinct catalyst regimes. TOF-SIMS observations were correlated with analogous scanning electron microscopy (SEM) observations of gas-phase- and temperature-induced processes on Pt surfaces.
|
|
|
Study of active centers in zeolite catalysts for cascade Prins-Friedel-Crafts reaction
Golis, Petr ; Shamzhy, Mariya (vedoucí práce) ; Pinkas, Jiří (oponent)
Konvenční zeolity jsou důležité tvarově selektivní heterogenní katalyzátory díky přítomnosti jejich kyselých center, která jsou přístupná skrze stejnoměrné mikropóry. Nově navržené hierarchické zeolity kombinující mikro a mezoporozitu obsahují tyto centra kyselosti také na svém vnějším povrchu, nebo v mezopórech. Tyto vysoce přístupná centra kyselosti se jeví jako slibná aktivní centra pro transformaci rozměrnějších molekul, která nejsou schopna vstoupit do mikropórů konvenčních zeolitů. Jako příklad reakce, pro kterou by použití zeolitů bylo prospěšné, je kaskádová Prins-Friedel-Craftsova reakce aldehydu, homoallylického alkoholu, a aromatické sloučeniny, která vede k cenným heterocyklickým sloučeninám obsahující 4-aryl tetrahydopyranovou skupinu. Tato práce se zabývá analýzou kyselých vlastností série hierarchických MFI a MWW zeolitů obsahujících hliník, nebo galium metodou FTIR analyzované desorpce adsorbovaných molekul. Tyto vlastnosti byly následně uvedeny do souvislostí s katalytickými vlastnostmi těchto zeolitů v PFC reakci butyraldehydu, 3-buten-1-olu, a anisolu. Typ, síla, a celková koncentrace kyselých center studovaných katalyzátorů byla vyhodnocena termodesorpcí pyridinu (kinetický průměr 0.54 nm), zatímco vlastnosti Brønstedových center kyselosti na vnějším povrchu byly vyhodnoceny...
|
|
|
Development of a heterogeneous catalytic system using multiply charged cyclodextrins and proline-based organocatalysts
Zelený, Jan ; Jindřich, Jindřich (vedoucí práce) ; Baszczyňski, Ondřej (oponent)
Cyklodextriny jsou skupinou organických molekul, složených z cyklického uspořádání glukosových jednotek, propojených α(1→4) glykosidickými vazbami. Tyto sloučeniny vykazují řadu zajímavých vlastností a mohou být derivatizovány pro různé průmyslové i vědecké účely. Podskupinou těchto derivátů jsou tzv. několikanásobně nabité cycklodextriny, jejimž vývojem a využitím se naše výzkumná skupina do značné míry zabývá. Tyto deriváty cyklodextrinů jsou schopny vázat se na různé pevné nosiče, jakými jsou např. silikagel nebo alumina, prostřednictvím elektrostatické vazby. Tato interakce je zprostředkována seskupením permanentně kladně nabitých skupin, kovalentně vázaných na primární okraj cyklodextrinové jednotky. Volný sekundární okraj umožňuje další derivatizaci a funkcionalizaci tohoto systému. Výsledný cyklodextrinový derivát může sloužit jako supramolekulární nosič, který lze využít k imobilizaci různých funkčních komponentů. Tato práce se zabývá využitím tohoto systému k imobilizaci organokatalyzátoru Hayashiho-Jørgensenova typu za účelem heterogenní katalýzy. Práce zahrnuje konstrukci vybraného katalytického systému z několika prekurzorů, jejichž syntéza je v práci rovněž obsažena. Katalytické schopnosti výsledného supramolekulárního systému jsou dále ověřeny s využitím konjugované adice diethyl...
|
|
|
Role of surface defects in ceria-based catalysis
Tovt, Andrii ; Mysliveček, Josef (vedoucí práce) ; Čechal, Jan (oponent) ; Švec, Martin (oponent)
Název: Role povrchových defektů v katalýze na oxidech ceru Autor: Andrii Tovt Katedra: Katedra fyziky povrchů a plazmatu Vedoucí doktorské práce: doc. Mgr. Josef Mysliveček Ph.D., Katedra fyziky povrchů a plazmatu Abstract: Práce se zaměřuje na analýzu základních fyzikálně-chemických vlastností modelových katalyzátorů Pt/CeOx, atomárně dispergovaných Pt1 /CeOx a inverzních modelových katalyzátorů CeOx/Cu(111). Byla vyvinuta metoda přípravy stabilizovaných atomově dispergovaných iontů Pt2+ na povrchu oxidu ceru a adsorpční místa pro ionty Pt byla studována s využitím pokročilých technik fyziky povrchů podporovaných teoretickými metodami. Byl identifikovan mechanismus stabilizace Pt2+ na schodech oxidu ceru a byla určena jejích kapacita pro Pt2+ ionty. Také byl vyvinut způsob přípravy velmi dobře uspořádaných ultratenkých vrstev oxidu ceru s různou stechiometrií a uspořádání povrchových kyslíkových vakancí a byla zkoumána interakce CeOx/Cu(111). Klíčová slova: heterogenní katalýza, modelové systémy, katalýza jednotlivých atomů, ionty platiny, oxid ceru.
|
|
|
Modelling of heterogeneous catalytic reactions in chemical reactors
Orava, Vít ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce) ; Pavelka, Michal (oponent) ; Růžička, Marek (oponent)
Tato práce se zabývá modelováním heterogenních katalytických reaktorů a je rozdělena do dvou částí. První část se zaobírá průmyslovým prototypem fluidního lože sloužícího jako generátor plynného vodíku na bázi endotermního rozkladu kyseliny mravenčí. Po počátečním určení fyzikálních a chemických vlastností reaktoru je odvozen systém devíti komponent, který je následně redukován na problém třífázového proudění. Po- hyb pevných částic a bublin pohybujících se kapalinou je modelován pomocí Basset- Boussinesq-Ossen rovnice. Následným průměrováním pohybových rovnic odvodíme konečný systém ve tvaru třífázového Euler-Euler modelu. Na závěr první části práce se zabýváme numerickou simulací, porovnáním jejich výsledků s experimentem a CFD analýzou. Druhá část práce pojednává o transportních procesech mezi katalytickými plochami a objemovou fází. Vhodnou volbou termodynamických potenciálů a identifikací ob- jemové a povrchové produkce entropie obdržíme konstitutivní vztahy, které svou konstrukcí již automaticky splňují druhý zákon termodynamiky. Odvozený model je vhodný pro analýzu zahrnující adsorpční modely Langmuirova typu i jiné sorpční modely. Klíčová slova: Heterogenní...
|
|
|
Modeling, Analysis and Computation of heterogeneous catalysis in microchannels
Orava, Vít ; Málek, Josef (vedoucí práce) ; Bárta, Tomáš (oponent)
Tato prace se zabývá nelineárním systémem parciálních diferenciální rovnic, konkrétně kombinací tzv. reakce-difuze, resp. konvekce difuze. Tato situace odpovidá popisu heterogenní catalýzy, kdy zkoumame je proudění objemových částic buzené sta- cionarním rychlostním polem. Absorptční mechanismy na stenach jsou popsané pomocí Langmir-Hinschelwoodovy absoprční kinetiky a jednosměrné povrchové reakce odpoví- dají zákonu zachování objemu všech částic. Tyto fyzikální jevy se přirozeně vyskytují u mnoha aplikací heterogenní katalýzy. V první části práce se zaměřujeme na analýzu sys- tému. Dokážeme existenci a jednoznačnost tzv. "mild" řěšení využitím teorie nelineárních semigrup. Ve druhé části práce presentujeme numerické metody, které jsme použili pro výpočet numerického řešení, a které splňují všechna analytická a fyzikalní kritéria, tudíž jsou vhodným nastrojem k výpočtu modelu popisujících heterogenní katalýzu v reálném prumyslovém využití. Klíčová slova: heterogenní katalýza, sparovaný reakce-difuze a konvekce-difuze system, teorie nelineárních semigrup, bio-diesel mikroreaktor 1
|
|
|
Semiconductor diagnostics and monitoring of chemical reactions by SIMS method
Janák, Marcel ; Skladaný, Roman (oponent) ; Bábor, Petr (vedoucí práce)
Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) is a powerful surface science technique with high sensitivity for elemental composition. This work demonstrates TOF-SIMS abilities in three different research areas. The first part deals with the localization of high voltage dies defects, which is necessary for their further characterization by the TOF-SIMS method. For this purpose, an experimental setup with control software allowing automated measurement of leakage current tests at various die locations was proposed. The second part deals with the quantification of Mg dopant depth profiles in various AlGaN samples. The quantification is based on the RSF method and allows the characterization of doped AlGaN heterostructures for high electron mobility transistors (HEMT) or various optoelectronic devices. A set of 12 Mg doped AlGaN calibration samples for quantification of depth profiles was prepared by the ion implantation technique. The last part demonstrates the abilities of the static TOF-SIMS method in heterogeneous catalysis research. Our primary research objective is the dynamics of catalytic carbon monoxide oxidation to carbon dioxide on platinum polycrystalline microstructures at high vacuum pressures. In this work, we present the first real-time observations of spatiotemporal patterns of varying surface coverages during distinct catalyst regimes. TOF-SIMS observations were correlated with analogous scanning electron microscopy (SEM) observations of gas-phase- and temperature-induced processes on Pt surfaces.
|
|
|
Modelling of heterogeneous catalytic reactions in chemical reactors
Orava, Vít ; Hron, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá modelováním heterogenních katalytických reaktorů a je rozdělena do dvou částí. První část se zaobírá průmyslovým prototypem fluidního lože sloužícího jako generátor plynného vodíku na bázi endotermního rozkladu kyseliny mravenčí. Po počátečním určení fyzikálních a chemických vlastností reaktoru je odvozen systém devíti komponent, který je následně redukován na problém třífázového proudění. Po- hyb pevných částic a bublin pohybujících se kapalinou je modelován pomocí Basset- Boussinesq-Ossen rovnice. Následným průměrováním pohybových rovnic odvodíme konečný systém ve tvaru třífázového Euler-Euler modelu. Na závěr první části práce se zabýváme numerickou simulací, porovnáním jejich výsledků s experimentem a CFD analýzou. Druhá část práce pojednává o transportních procesech mezi katalytickými plochami a objemovou fází. Vhodnou volbou termodynamických potenciálů a identifikací ob- jemové a povrchové produkce entropie obdržíme konstitutivní vztahy, které svou konstrukcí již automaticky splňují druhý zákon termodynamiky. Odvozený model je vhodný pro analýzu zahrnující adsorpční modely Langmuirova typu i jiné sorpční modely. Klíčová slova: Heterogenní...
|
|
|
"Ab initio" study of Cu-Ce-O interface
Szabová, Lucie ; Matolín, Vladimír (vedoucí práce) ; Chvoj, Zdeněk (oponent)
"Ab initio" studium rozhraní Cu-Ce-O Abstrakt: Předložená práce zkoumá prostřednictvím metody DFT+U strukturální a elektronické vlastnosti modelového systému Cu/CeO2, důležitého pro heterogenní katalýzu. Zejména je zkoumána interakce mezi měděnými nanočásticemi na površích CeO2. Systémy jsou modelované pomocí rozhraní Cu(111)/CeO2(111) a adsorpce měděného atomu na povrchu CeO2. V práci je ukázáno, že v přítomnosti mědi ať už v podobě adatomu, tenké vrstvy nebo tlusté vrstvy dochází v důsledku přenosu náboje z kovu do oxidu k redukci cerových iontů. Redukce oxidů ceru hraje při katalýze významnou roli, proto z předpovědi redukce očekáváme, že Cu/CeO2 systémy budou mít důležité aplikace v katalytických technologiích.
|
host ::
RSS.