nanoparticle, thin metal film, single crystal, surface spectroscopy, metal-metal system, metal-semiconductor contact, charge transfer, segregation, alloying, metal-gas interaction
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
80 %
Ortelius classification: Surface chemistry
Material Science and Technology (chemistry) (Council of Physical Sciences)
20 %
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Participants
Balázs, Nándor Berkó, András Kiss, János Koós, Ákos Majzik, Zsolt Óvári, László
Starting date
2010-07-01
Closing date
2013-06-30
Funding (in million HUF)
3.348
FTE (full time equivalent)
6.07
state
closed project
Summary in Hungarian
Kutatási tervünk a kémiai energiaforrások hatékony felhasználásának, a platinafém tartalmú heterogén katalizátorok optimalizálásának és gázszenzorok kifejlesztésének sürgető igényéhez kapcsolódik, amire a nanotudomány kínál megoldásokat. Tanulmányozzuk a kémiai energia közvetlenül elektromos energiává történő alakításának új módját forró elektronok keltése révén atomi vastagságú katalizátor filmeken, mely folyamat gáz-érzékelőkben is hasznosítható és katalitikus alapjenségekhez is kapcsolható. Egykristályos templát felületeken vizsgáljuk azokat a tényezőket, amelyek meghatározzák a nanoszerkezetek diszperzitását és stabilitását. Folytonos és nem-folytonos filmek morfológiai, elektromos és katalitikus tulajdonságait felületi spektroszkópiai módszerekkel határozzuk meg. A fémfelvitel, strukturális átrendeződés, gáz-adszorpció és katalitikus reakció felületi töltésátmenetre gyakorolt hatását érzékeny kilépési munka mérésekkel követjük statikus és dinamikus körülmények között. Tervezzük grafén filmek előállítását, funkcionalizálását és jellemzését, mivel e rétegek atomi vastagságúak, ugyanakkor elég stabilak különböző alkalmazásokhoz, úgymint hidrogén-tárolás, gáz-szenzorika, nanoelektronika, stb. A vékony fémrétegek katalitikus viselkedését kis, gyakorlati jelentőségű reakciókban reaktánsként előforduló molekulákkal való kölcsönhatás felderítése révén határozzuk meg. A fém és oxid egykritályokon kialakított, platinafémekből és olcsóbb komponensekből álló bimetallikus rendszerek tanulmányozása a katalitikusan aktív és stabil, kis platinafém tartalmú filmek keresésére irányul. Fémoxidok fémek katalitikus aktivitására gyakorolt promotáló hatását is vizsgáljuk. Az STM, TDS, XPS, AES, LEISS módszerekkel vékony rétegek morfológiáját, elektromos és kémiai tulajdonságait, felületi összetételét határozzuk meg gázokkal való kölcsönhatás előtt és után, míg kilépési munka és RAIRS méréseket „in situ” körülmények között is végzünk az úgynevezett “pressure gap” áthidalására.
Summary
Our plan is related to the urging demand of efficient energy production from chemical sources, optimization of heterogeneous catalytic processes consuming platinum metals and development of gas-sensors, for which nanoscience offers solutions. We investigate the new way of direct conversion of chemical energy to electrical one via the generation of hot electrons on atomically thin catalyst films, the processs applicable also for gas-sensorics and related to basic catalytic phenomena. We study on well-defined single crystal templates the factors which determine the dispersity and stability of nanostructures. The morphological, electronic and catalytic properties of continuous and discontinuous thin films are to be studied with surface analytical tools. The extent of charge transfer as a result of different processes, like metal deposition, structural rearrangement, gas adsorption and catalytic reactions will be followed by sensitive work function measurements under static and dynamic conditions. We plan to prepare, functionalize and characterize graphene layers which are only atomically thin, yet stable enough for different applications, like hydrogen-storage, gas-sensorics, nanoelectronics, etc. The catalytic behavior of thin layers will be addressed through the study of interactions with small molecules, being reactants of practical importance. The goal of investigation of bimetallic systems formed on single crystalline metal and oxide supports by the combination of platinum metals with cheaper components is to find catalytically active and stable layers with low platinum metal load. The promotional effect of metal oxides on the catalytic activity of metals is also addressed. STM, TDS, XPS, AES, LEISS methods will be used to characterize the morphology, electronic structure, reactivity and surface composition of thin layers before and after interaction with reactant gases, while WF and RAIRS under “in situ” conditions as well, bridging the so-called „pressure gap”.
Events of the project
2012-02-22 13:26:46
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Molekuláris Farmakológiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont), Új kutatóhely: Anyag- és Környezetkémiai Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont).
2012-01-03 11:14:19
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Nanokémiai és Katalízis Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont), Új kutatóhely: Molekuláris Farmakológiai Intézet (MTA Kémiai Kutatóközpont).
