CIHLÁŘ, J. Studium perovskitových oxidových katalyzátorů pro parciální oxidace metanu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2011.
Jedním z hlavních úkolů současné vědy je hledání alternativních zdrojů energie nebo snaha o nalezení nových materiálů, jež by mohly nahradit materiály v současnosti používané a zvýšit tak efektivitu stávajících energetických zdrojů. Do této oblasti spadá i studium katalyzátorů pro parciální oxidaci, nebo reformování methanu jako zdroje vodíku pro palivové články, které by mohly nahradit v současnosti používané katalyzátory na bázi drahých kovů. Perovskitové materiály patří k perspektivním materiálům pro využití v této oblasti, z důvodu modifikovatelnosti jejich vlastností vhodnými dopanty. Předmětem předložené disertační práce je proto syntéza a charakterizace perovskitových katalyzátorů a studium parciální oxidace a reformace methanu. Přičemž pochopení mechanismu těchto reakcí nabízí teoretickou možnost ovlivňovat selektivitu parciální oxidace methanu. Kritický rozbor dosavadních literárních odkazů a předchozí experimentální zkušenosti školitelského pracoviště vedl k volbě katalytického systému založeného na objemových směsných tří a čtyřsložkových perovskitových materiálů typu La-Ca-M-(Al)-O (M=Co, Cr, Fe, Mn) a samaritých kobaltitů dopovaných ionty Ca2+ a Al3+. V průběhu experimentálního měření byla získána a vyhodnocena cenná data, z nichž stručně lze považovat za prvotní - data o struktuře katalyzátorů - data o redox vlastnostech připravených materiálů na základě měření teplotně programovaných redukcí vodíkem a methanem. - data o katalytické aktivitě připravených materiálů, včetně získání informací o reakčním mechanismu, které uspokojivě popisují studované reakce - data o transformacích kyslíku během katalytického procesu na základě experimentů s izotopicky značeným kyslíkem. V průběhu svého doktorského studia prokázal Ing. Jaroslav Cihlář dostatečné teoretické znalosti a experimentální zručnost minimálně dokladovanou vlastní konstrukcí experimentálních zařízení pro měření katalytické aktivity a teplotně programovaných experimentů. Předložená disertační práce je vybavena bohatým experimentálním materiálem, výsledky jsou přesvědčivě doloženy, byly prezentovány na vědeckých konferencích a částečně publikovány v odborných publikacích, práce samotná je napsána v klasickém členění, kultivovaným stylem. Jsem přesvědčen, že doktorská disertační práce Ing. Jaroslava Cihláře splňuje všechny požadavky kladené na práce tohoto typu, a proto doporučuji její přijetí k obhajobě bez výhrad.
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická, Ústav fyzikální a spotřební chemie. Předložená práce má 103 stran, 28 obrázků a 27 tabulek, uvedeno je celkem 164 literárních odkazů. Předložená disertační práce Ing. Jaroslava Cihláře se zabývá velmi aktuální tématikou zaměřenou na možnosti využití keramickými syntézami připravených perovskitových oxidových katalyzátorů k parciální oxidaci methanu pro získání syntézního plynu. Je to tedy příspěvek k celosvětovým aktivitám v hledání nových energetických zdrojů, které také splňují požadované podmínky ekologické šetrnosti vůči životnímu prostředí. Teoretická část práce je zpracována pečlivě s využitím 84 aktuálních literárních odkazů (cca do 2006), má logickou stavbu a vhodnou formou uvádí do řešené tématiky. Připomínám pouze, že kromě několika překlepů jsou na str. 16 různě označeny stejné veličiny v uvedených rovnicích (rychlostní konstanta oxidace methanu), chybí rozměry u jednotlivých veličin v rovnicích, chybně je popsán parciální tlak kyslíku, na str. 17 není vysvětlen jeden symbol v rovnicích a také chybí rozměry v rovnicích použitých veličin. Těžiště předložené disertační práce je v její části experimentální. Splnění konkrétně stanovených cílů této práce vyžadovalo především zvládnout náročnou přípravu vhodných perovskitových heterogeních katalyzátorů, dostatečně přesně zjistit jejich chemické složení a neméně přesně charakterizovat jejich základní strukturní vlastnosti. K tomu byly vhodně využity na Ústavu materiálových věd a inženýrství FS VUT v Brně bezpečně zvládnuté syntézy a to Pechiniho metoda a kombinovaná karbohydrátová - mechanochemická metoda, v obou případech završené vysokoteplotní syntézou reakcemi v pevné fázi při teplotách do 1000 oC s relativně dlouhými výdržemi. K hodnocení strukturní a fázové analýzy produktů realizovaných syntéz, morfologie jejich částic a stanovení měrného povrchu byly také použity osvědčené metody. Velká většina provedených teplotně programových měření byla naměřena na reaktoru spojeného s hmotnostním spektrometrem. Reaktor s celou aparaturou byl zkonstruován pro tyto účely a byl vybaven vhodným softwarem. Všechna prováděná měření jsou podrobně popsána v kapitole 3.2 předložené práce včetně detailního popisu zkontruované aparatury a popisu vyhodnocení parametrů katalytických testů. Dosažené výsledky a jejich diskuse je v práci uvedena ve čtyřech samostatných kapitolách podle druhu testovaných katalyzátorů, které jsou pojaty jako samostatné články určené k publikaci. V kapitole 4.1 je podrobně popsáno testování oxidace methanu katalyzované osmi připravenými vzorky perovskitů La-Ca-M-(Al)-O kde (M = Co,Cr,Fe,Mn). V kapitole 4.2 je stejnými vzorky katalyzována reformace methanu oxidem uhličitým. Získaná data jsou uváděna přehlednou formou a podrobně diskutována. Snímky morfologie výchozích práškových katalyzátorů uvedené v těchto dvou kapitolách jsou však bez měřítek. V kapitole 4.3 je studována parciální oxidace methanu plynným kyslíkem katalyzovaná sedmi připravenými vzorky perovskitových kobaltitů typu Sm-Ca-Co-Al-O a v kapitole 4.4 je to reformace methanu oxidem uhličitým katalyzovaná stejnými vzorky perovskitů jako v kapitole předcházející. Všechny tyto kapitoly podávají dostatečný přehled o značném počtu provedených experimentů, jejich podrobném vyhodnocení a odpovídající diskusi. U každé z těchto kapitol jsou uvedeny vcelku jednoznačné závěry. Nechybí ani souhrnný závěr celé práce (na str. 93 na 8. ř. od spodu.se zřejmě jedná o překlep?). Závěrem mohu konstatovat, že doktorand získal v rámci obhajované práce řadu cenných původních výsledků, které dokázal zasvěceně diskutovat a vhodně interpretovat. Stanovené cíle práce splnil. Nalezené nedůslednosti či formální chyby v textu práce se netýkají její podstaty. Dalším potvrzením odborných kvalit Ing. Jaroslava Cihláře je úspěšná činnost v případě řešitele dvou grantových projektů a spoluřešitele sedmi výzkumných zpráv v rámci akcí COST, dále šesti odborných přednášek a pěti publikací či odeslaných příspěvků do redakcí renomovaných časopisů na témata, která vycházejí z předložené disertační práce. Podle mého názoru Ing. Jaroslav Cihlář jednoznačně prokázal schopnost samostatné vědecké práce, a proto doporučuji přijetí této disertační práce k obhajobě a následně k udělení titulu Ph.D.
Předložená disertační práce se zabývá přípravou, charakterizací a katalytickým testováním perovskitů. Perovskity byly v disertační práci Ing. Cihláře použity ke studiu jejich katalytické aktivity v parciální oxidaci metanu a suchého reformování metanu a ke studiu mechanismu uvedených katalytických reakcí. Daná problematika je aktuální a to jak z hlediska základního výzkumu, tak z hlediska průmyslové aplikace. Předložená disertační práce se skládá ze 103 stran včetně příloh. Úvodní část disertační práce (9 stran + literatura) je zaměřena především na strukturu, vlastnosti a katalytickou aktivitu perovskitů. Ačkoli mám výhrady k rozsahu této části disertační práce, jak je uvedeno níže, Ing. Jaroslav Cihlář v této části prokázal schopnost zpracovat a přehledně prezentovat informace získané v zahraničních odborných časopisech. Experimentální část obsahuje všechny důležité informace o provedených experimentech. Kapitola výsledky a diskuze je psána formou odborných publikací, kde je text členěn na abstrakt, úvod, experiment, výsledky, diskuze, závěr a literatura. Ve čtyřech kapitolách je pozornost zaměřena na oxidaci metanu kyslíkem, reformaci metanu oxidem uhličitým a parciální oxidací metanu na různých katalytických systémech. K předložené disertační práci mám několik drobných poznámek formálního charakteru. 1. Většina disertační práce je psána ve velmi dlouhých pasážích. Jeden odstavec je v několika případech rozsahu 1 strany (např. strana 46, 68, 74, 75, 93). Navíc není výjimkou, že jedna kapitola je psána jako jeden odstavec. Stejně tomu je i v kapitole souhrn a závěr. Toto vede k velmi obtížnému čtení disertační práce a následnému porozumění obsahu textu. 2. Kapitola výsledky a diskuze je členěna poněkud netradičně na čtyři samostatné kapitoly, tj. abstrakt, úvod, experimentální část a výsledky. Dle mého názoru jsou však informace uvedené v jednotlivých kapitolách velmi málo propojeny a vzájemně diskutovány. Experimentální část uvedená v kapitole výsledky a diskuze uvádí využití RTG, SEM-EDS a BET technik, aniž by byl uveden odkaz na vlastní experimentální část, kde jsou tyto metody popsány. Ing. Cihlář provedl velké množství experimentů. Část výsledků uvedených v disertační práci je již publikována v zahraničních časopisech. Řešené problémy plně odpovídají zadání disertační práce, které bylo splněno v plném rozsahu. Ing. Cihlář prokázal své schopnosti řešit odborné problémy. Disertační práci Ing. Cihláře hodnotím velmi kladně a doporučuji přijmout k obhajobě.
eVSKP id 32675