Highly ordered cobalt oxide thin films for model catalysis

Abstract

Zpracování vodíku se stává důležitější nejen při výrobě elektrické energie, ale také při její akumulaci. Jednou z možností uchovávání energie jsou takzvané tekuté organické nosiče vodíku (LOHC). Hlavním nedostatkem LOHC je však potřeba dodání vysokého množství tepelné energie pro uvolnění molekulárního vodíku. Heterogenní katalýzou lze tento problém obejít, převést vodík z LOHC na aceton (ACE) a následně využít vyprodu- kovaný 2-propanol (IPA) v palivovém článku. Tento inovativní způsob získání elektrické energie z LOHC může být potenciálně energeticky neutrální. V této práci jsme studovali modelové katalyzátory pro oxidaci IPA ve formě vysoce uspořádané tenké vrstvy čistého Co3O4(111) nebo obohaceného platinovými (Pt) nanočásticemi. Katalyzátory jsme při- pravili depozicí z pevné fáze (PVD) a zkoumali je metodou difrakce pomalých elektronů (LEED), fotoelektronové spektroskopie (XPS), skenovacího tunelové mikroskopie (STM) a teplotně programované desorpce (TPD). Nukleační procesy Pt na připraveném povrchu Co3O4(111) jsme studovali postupnou depozicí malých množství 0,04 a 0,13 monovrstvy (ML) platiny, která vytváří malé klasrty o 2 až 3 atomech a to bez potřeby konkrétního nukleačního centra. Identifikovali jsme defekty na atomárně rovném povrchu Co3O4(111) indukované adsorpcí platiny ve formě kobaltových...

Hydrogen processing is becoming increasingly important not only in the production of electricity but also during its accumulation. One of the energy storage options are liquid organic hydrogen carriers (LOHC). The main drawback of LOHC is the need for a large amount of thermal energy to release molecular hydrogen. We can bypass this issue using heterogeneous catalysis by transferring hydrogen from LOHC to acetone and using the produced 2-propanol (IPA) in the fuel cell. This innovative strategy of getting electri- cal energy from LOHC can be potentially energetically neutral. In this work, we studied highly ordered Co3O4(111) model catalysts for IPA oxidation in the as-prepared state and enhanced with platinum (Pt) nanoparticles. Catalysts were prepared by Physical Vapour Deposition (PVD) and further investigated by means of Low Energy Electron Diffrac- tion (LEED), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Scanning Tunneling Microscopy (STM) and Temperature Programmed Desorption (TPD). The nucleation process of Pt on the as-prepared Co3O4(111) surface was studied by depositing low amounts 0.04 and 0.13 monolayer (ML) of Pt, that create clusters as small as 2 or 3 atoms with no need for a special nucleation site. We have identified the formation of Pt-induced defects in the atomically flat cobalt oxide...