Disociación de H2 como prueba de la reactividad de aleaciones superficiales Pd{_x}Ru_{1-x}/Ru(0001)

RAMOS ACEVEDO, M; MINNITI, M.; DÍAZ, C.; FARIAS, D.; MIRANDA, R.; MARTÍN, F.; MARTÍNEZ, A.E.; BUSNENGO, H.F.

Mar del Plata

Encuentro; XIII Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2013

INTRODUCCIÓN La combinación de técnicas de deposición atómica y caracterización de resolución atómica permite el diseño y fabricación a demanda de superficies con propiedades químicas particulares. Mediante la exposición de una superficie metálica a átomos de una especie diferente es posible modificar de manera selectiva la composición de la capa atómica más externa del material, a partir del crecimiento pseudomórfico de monocapas monometálicas o la producción controlada de clusters que van desde nanopartículas compuestas por miles de átomos hasta átomos individuales aislados. Durante los últimos años, debido a su gran potencialidad para aplicaciones tecnológicas, las aleaciones superficiales han ganado popularidad entre las comunidades de ?nuevos materiales? y ?catálisis heterogénea?. Utilizando Physical Vapor Deposition y un tratamiento térmico posterior, Behm et al [1] han logrado depositar sobre un sustrato de Ru(0001) aleaciones superficiales de PdRu, con diversas concentraciones de Pd en un rango 0.14 ? 1 monocapa (ML). Observaron un sticking inicial de D2 sobre estas aleaciones siempre cercano a 0.2 para concentraciones de Pd de hasta 0.9ML, que cae abruptamente a un valor de 0.05 para concentraciones mayores. OBJETIVO El objetivo de este trabajo es estudiar la energética y dinámica del proceso de adsorción disociativa de H2 sobre Pd1/Ru(0001) y PdxRu1-x/Ru(0001), para establecer qué procesos intervienen en cada una y dar cuenta de la variación del sticking observada al pasar la concentración de Pd de 0.95 a 1ML. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se presentan mediciones experimentales del sticking de H2 sobre aleaciones Pd0.96Ru0.04/Ru(0001) y Pd1/Ru(0001), que muestran variaciones similares a las mencionadas para D2. Mediante cálculos de estructura electrónica basados en la teoría del funcional densidad (DFT) se determinaron las barreras de activación para Pd1/Ru(0001) y Pd0.89Ru0.11/Ru(0001) obteniéndose un valor de 325 meV para el primer caso y la existencia de caminos no activados en el segundo. Se evalúa el sticking de H2 sobre Pd0.96Ru0.04/Ru(0001), cuya concentración de Pd es comparable a la utilizada en los experimentos, a partir de cálculos de dinámica molecular quasi-clásica utilizando una superficie de energía potencial (PES) interpolada. Se ha conseguido un método robusto y de bajo costo computacional para simular la interacción de moléculas diatómicas con aleaciones superficiales bimetálicas, en particular Pd0.96Ru0.04/Ru(0001). Se ha establecido además que las diferencias en el sticking sobre Pd1ML/Ru(0001) y Pd0.96Ru0.04/Ru(0001) se deben a un mecanismo de trapping dinámico a bajas energías. Este mecanismo se debe al intercambio de energía desde la coordenada de traslación perpendicular a la superficie a las coordenadas internas y de traslación paralela a la superficie debido a la interacción con la superficie, y permite a moléculas que impactan en una región poco reactiva explorar grandes áreas de la superficie hasta encontrar átomos de Ru que actúan como sitios activos para la disociación. REFERENCIAS 1. Hartmann et al, Surface Science, 2009, 603, 1439?1455.