Bachelor's Thesis

Real-time study of reaction waves

Final Thesis 2.17 MB

Author of thesis: Ing. Richard Gazdík

Acad. year: 2021/2022

Supervisor: doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Reviewer: Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis is concerned with the heterogeneous catalytic oxidation of carbon monoxide, and especially with the reaction waves occurring under certain conditions, on the surface of platinum. The thesis is separated into two main parts - theoretical and experimental. The theoretical part provides information regarding the scanning electron microscope, the atomic force microscope and the details of the reaction. For the experimental part, the observation of this reaction was done both in an ultra-high vacuum and in a high vacuum scanning electron microscope, for both of which the reaction waves were identified. The goal was to also try to carry out a correlative probe and electron microscopy (CPEM) measurement of the reaction waves, which, unfortunately, for many reasons described in the last part of the thesis, was not successful.

Keywords:

SEM, AFM, CO oxidation, heterogeneous catalytic reaction, reaction waves

Date of defence

17.06.2022

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo diskutováno Millerovy indexy a krystalové roviny. Student na otázku odpověděl.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN-P)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (člen)
prof. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Cílem bakalářská práce studenta bylo provést pozorování oxidace oxidu uhelnatého na povrchu platiny ve vysokovakuovém elektronového mikroskopu (HV SEM) s mikroskopem atomárních sil (AFM). Student se naučil provádět experiment na ultravysokovakuovém mikroskopu (UHV-SEM) a podařilo se mu ho přenést do HV SEM. Podílel se také na instalaci AFM do HV-SEM s držákem vzorků umožňující ohřev vzorku. K mikroskopu také nainstaloval rozvod plynů s jehlovými ventily. Jedním z cílů práce bylo provést korelativní pozorování AFM-SEM, to se však bohužel kvůli řadě technických a časových důvodů nepodařilo provést. Nicméně byla provedena testovací měření AFM v HV SEM. Student dosažené výsledky podrobně okomentoval v textu bakalářské práce. Jeho práci hodnotím stupněm B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B
Display more

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Nosným tématem bakalářské práce Richarda Gazdíka je studium reakčních vln vznikajících při oxidaci povrchu platiny. Práce je rozdělena do dvou ucelených částí. První část je věnována teoretickému popisu použitých mikroskopických technik (SEM, AFM) a procesu katalytické oxidace. V těchto oblastech je z textu zřejmé studentovo získání detailních znalostí. Druhá část práce je zaměřena na experimentální ověření vzniku reakčních vln ve vakuových prostředích. Zkoumaný vzorek platiny byl v průběhu experimentů v prostředí řízeného tlaku kyslíku a oxidu uhelnatého a současně byl vystavován vysokým teplotám. Výsledky měření byly zobrazovány prostřednictvím elektronového mikroskopu. Oba body zadání považuji za splněné, přestože se studentovi, i přes provedené pokusy, nepodařilo reakční vlny změřit kombinací technik SEM a AFM. Důvody nezdaru jsou vhodně komentovány. Práce je logicky uspořádána a dobře se v ní orientuje. Výsledný dojem ovšem narušuje větší množství stylistických chyb a překlepů. Poměrně často v textu chybí mezery (např. popisek obrázku Fig. 1.2), zaměňují se pomlčky a spojovníky (str. 6), je použit špatný formát písma (str. 13, italikou psaný arctan), matematický zápis rovnic a proměnných je psán dvěma různými fonty (str. 15) a používají se chybné mezery (str. 18, mezery mezi číslem a procenty). Kromě řady dalších menších prohřešků je potřeba zmínit, že některé obrázky neobsahují měřítka (například Fig. 2.1, Fig 2.2) anebo jsou špatně čitelná (Fig. 2.7). Za slabší považuji také práci s relevantní literaturou. Přes drobné výtky považuji práci za zdařilou, doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Jak dlouho je možné udržet stabilní stav reakční vlny za předpokladu požadavku měření AFM (u kterého je zorné pole řádově menší než v mikroskopu SEM a měření zpravidla trvá jednotky minut)?
  2. Při jakém nejnižším tlaku vakua lze reakční vlny ještě pozorovat (vzhledem k obtížím měření v komoře HV-SEM)?
  3. V průběhu měření experimentů byly využívány vždy podobné poměry užitých plynů. Jaký vliv se očekává, pokud poměr zůstane stejný, ale změní se jejich koncentrace?
  4. Vzhledem k náchylnosti AFM na teplotní drift, jak stabilní je teplota vzorku při navrhovaném experimentu?
Display more

Grade proposed by reviewer: B