DESPLAZAMIENTO DE LA FRECUENCIA DE VIBRACIÓN DEL CO COMO HERRAMIENTA PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LA SUPERFICIE DE TiO2: ESPECTROSCOPÍA DE PRIMEROS PRINCIPIOS

P. G. LUSTEMBERG; D. A. SCHERLIS

Mar del Plata

Encuentro; XIII Encuentro Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

El dióxido de titanio ha atraído el interés en la ciencia de materiales para su potencial uso en catálisis y fotocatálisis, recubrimientos y óptica, entre otras1. La estructura de la superficie desempeña un papel esencial en estas aplicaciones, y su precisa caracterización puede ser una tarea dificultosa.La espectroscopia IR es una técnica poderosa, ampliamente utilizada para caracterizar la estructura de la interfaz de óxidos metálicos midiendo el desplazamiento de la frecuencia en algunos modos de vibración de moléculas pequeñas que interactúan con la superficie. La molécula de monóxido de carbono ha sido adoptada para investigar la estructura de varias superficies de óxidos metálicos y la frecuencia de vibración (v) es igual a 2143 cm-1 en la fase de gas. Al interactuar con la superficie de TiO2, las frecuencia se desplaza a números de onda mayores (en el rango de 2175 a 2210 cm-1) y ocasionalmente, se observaron picos adicionales por debajo de la frecuencia de la fase gaseosa3 con un corrimiento entre 10 y 30 cm-1.Se encontró un cambio de 36 y 35 cm-1 hacia mayores frecuencias de vibración con respecto a la molécula de CO libre en las fases estequiométricas de Rutilo (110) y Anatasa (101), respectivamente. En el caso de la superficie de Rutilo (110) en el límite de concentraciones de vacancias bajas se observa un cambio similar. A mayores concentraciones de defectos, la adsorción en sitios Ti3+ son más estables acompañado por un cambio descendente en la frecuencia. En el caso de Anatasa (101), se analiza el efecto de vacancias de oxígeno subsuperficiales, encontrando que la adsorción de CO en átomos de Ti pentacordinados sobre las vacancias subsuperficiales se ve favorecida con respecto a los sitios de Ti4+ (7.25 vs 6.95 kcal / mol), exhibiendo un cambio descendente en la frecuencia de vibración de 20 cm-1.Estos resultados proporcionan la base para evaluar cuantitativamente el grado de reducción de las superficies de Anatasa y Rutilo a través de la espectroscopia IR, y al mismo tiempo permite la asignación de bandas características en el espectro de CO en TiO2 cuyo origen sigue siendo ambigua.