Adsorpce plynů na 2D metalo-organických strukturách na bázi dicyanoantracénu

Abstract

Metal-organické sítě (MOF) jsou látky složené z kovových atomů a organických ligandů, které mohou díky svým adsorpčním vlastnostem fungovat jako vysoce efektivní katalyzátory či látky separující molekuly plynů. Tato práce se zaměřuje na popsání adsorpčních vlastností 2D metal-organické sítě tvořené atomy železa a molekulami dicyanoantracénu (Fe-DCA). Síť byla syntetizována fyzikální depozicí z plynné fáze (PVD) a analyzována pomocí rastrovací tunelové mikroskopie (STM), nízkoenergiové elektronové difrakce (LEED) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS), syntéza i analýza probíhaly za velmi vysokého vakua (UHV). Pro adsorpční experimenty byly použity plyny kyslíku a oxidu uhelnatého. Naměřená data byla pomocí DFT výpočtů doplněna Langmuirovým adsorpčním modelem. Výsledky ukazují, že adsorpce molekul kyslíku způsobuje rozpad Fe-DCA struktury, zatímco molekuly oxidu uhelnatého interagují s Fe-DCA pouze slabě a za pokojové teploty není adsorpce pozorovatelná.

Metal-organic frameworks (MOFs) are compounds composed of metal atoms and organic ligands, which, due to their adsorption properties, can function as highly efficient catalysts or materials for gas molecule separation. This thesis focuses on describing the adsorption properties of a 2D metal-organic framework composed of iron atoms and dicyanoanthracene molecules (Fe-DCA). The network was synthesized using physical vapour deposition (PVD) and analyzed by scanning tunneling microscopy (STM), low energy electron diffraction (LEED) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), both synthesis and analysis were carried out under Ultra-high vacumm (UHV) conditions. Oxygen and carbon monoxide gases were used in the adsorption experiments. The measured data were complemented by the Langmuir adsorption model, supported by DFT calculations. The results show that oxygen adsorption leads to the degradation of the Fe-DCA structure, whereas carbon monoxide molecules interact only weakly with Fe-DCA and no adsorption is observed at room temperature.