Bachelor's Thesis

Fabrication of Tungsten Oxide Layers by Direct Ink Writing

Final Thesis 2.31 MB

Author of thesis: Jan Otépka

Acad. year: 2025/2026

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

Reviewer: Ing. Lukáš Gál, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the preparation and characterization of thin tungsten oxide
(WO3) films prepared by the Direct Ink Writing (DIW) method. The printing compositions were
based on a WO3 suspension combined with AMT binder and modified by the addition of
carboxymethyl cellulose (CMC) to optimize rheological properties and printability. The
prepared layers were deposited onto soda-lime and conductive FTO glass, followed by thermal
treatment. The thesis further investigates the influence of milling time of the suspension, the
presence of CMC, and printing parameters (in particular infill density and extrusion factor) on
the morphology, homogeneity, and thickness of the prepared layers. The resulting structures
were characterized using scanning electron microscopy (SEM), and their photoelectrochemical
activity was evaluated by linear voltammetry (LSV).

Keywords:

Photocatalysis, tungsten trioxide, thin films, Direct Ink Writing (DIW), Ammonium metatungstate

Date of defence

08.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba bakalářské práce proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenta-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Student přednesl výborný výtah výsledků své práce, řádně zodpověděl všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagoval na připomínky. V diskusi tak student prokázal výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky práce. Komise zhodnotila jeho práci celkově jako výbornou. Klučáková: Jaká byla role CMC ve vašich formulacích? Jak byl ověřen její vliv na vlastnosti výsledných vrstev? Veselý: Jaká byla maximální rychlost tisku s vaší formulací? Jaká byla viskozita použité formulace? Jaké odhadujete maximální plnění pasty, aby byla ještě tisknutelná? Jaký průměr trysky byl použit pro depozici vašich vrstev? Vala: Zmiňoval jste stanovení interní kvantové účinnosti, ale nakonec jste tento parametr nevyhodnotil – proč?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Physical and Applied Chemistry

Study programme

Chemistry and Chemical Technologies (BPCP_CHCHTE)

Composition of Committee

prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

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

Student Jan Otépka během řešení bakalářské práce prokázal velmi svědomitý a zodpovědný přístup k práci. Konzultace probíhaly pravidelně a student na ně byl vždy dobře připraven, což umožňovalo efektivně plánovat další postup experimentů i interpretaci získaných výsledků. V laboratorní práci pracoval systematicky, spolehlivě a průběžně dodával výsledky, které jsme společně vyhodnocovali a na jejichž základě byl operativně upravován další směr práce.

Velmi pozitivně hodnotím zejména jeho samostatnost, technickou orientaci a ochotu osvojit si práci s nově zaváděnou experimentální technikou. V rámci práce se úspěšně seznámil s obsluhou a využitím zařízení pro DIW depozice, které představuje novou technologii zaváděnou v naší výzkumné skupině. Student tak pracoval v poměrně náročné situaci, kdy nenavazoval na rozsáhlejší předchozí zkušenosti či zavedenou metodiku, ale podílel se na rozvoji zcela nového experimentálního směru.

Mírně slabší stránkou byla práce s odbornou literaturou, což však bylo do určité míry ovlivněno vysokou specializací tématu a omezeným množstvím přímo relevantních zdrojů. Přesto student prokázal schopnost orientovat se v dostupných informacích a využívat je při řešení praktických problémů.

Celkově hodnotím přístup studenta i průběh řešení práce velmi pozitivně. S výsledky jeho práce jsem byl spokojen a rád bych ocenil jeho pracovní nasazení, spolehlivost i schopnost samostatně řešit technické a experimentální problémy. Těším se na pokračování spolupráce v rámci navazující diplomové práce.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Gál, Ph.D.

Bez slovního ohodnocení.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1. V práci uvádzate, že čas mletia bol z dôvodu upchávania trysky predĺžený zo 6 na 96 hodín. Aký konkrétny vplyv malo toto predĺženie na distribúciu veľkosti častíc a uvažovali ste aj o použití iných dispergačných techník (napr. vysokoenergetický ultrazvuk)?
  2. 2. Z vašich výsledkov vyplýva, že pridanie karboxymetylcelulózy (CMC) síce zlepšilo tlačiteľnosť, ale zároveň viedlo k zníženiu fotoprúdu. Je toto zníženie spôsobené výhradne prítomnosťou organických rezíduí, alebo môže CMC ovplyvňovať aj výslednú kryštalickú štruktúru po žíhaní?
  3. 3. Vrstvy boli žíhané pri teplote 450 °C. Na základe literárnej rešerše dochádza k výraznej aglomerácii častíc a vzniku poréznych štruktúr až pri teplotách nad 500 °C. Prečo nebola testovaná vyššia teplota žíhania, ktorá by mohla viesť k lepšiemu prepojeniu zŕn a vyššej aktivite?
  4. 4. Hoci vrstvy pripravené metódou spin-coating vykazovali v testoch vyššie hodnoty fotoprúdu, práca obhajuje DIW ako perspektívnu metódu. V čom vidíte hlavnú aplikačnú výhodu DIW vrstiev pre priemyselnú prax v porovnaní s jednoduchšími technikami nanášania?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová