Análisis teórico-computacional del efecto del dopante en catalizadores bimetálicos modelo de Ni-Fe para la activación de CO2

BELELLI, PATRICIA G.; ANA ROSSI FERNÁNDEZ; FUENTE, SILVIA A.; ZUBIETA, CAROLINA; CASTELLANI, NORBERTO J.; FERULLO, RICARDO M.

Santa Fe

Congreso; 104 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2019

UNL

La presencia de CO2 en la atmósfera es uno de los más serios problemas ambientales, debido a que es el principal componente del 'efecto invernadero' que causa el calentamiento global del planeta. Para su eliminación resulta fundamental buscar su potencial uso como materia prima en la obtención de productos de utilidad. Allí, la activación del CO2 es la clave para cualquier proceso posterior, ya que frecuentemente la ruptura de uno de los enlaces C-O suele ser la etapa limitante de la velocidad de reacción. Nuestro objetivo es mejorar la activación de CO2 a partir de catalizadores que usan Fe como metal de base. Para el estudio se utiliza un método teórico-cuántico basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT), mediante el código VASP que usa la aproximación de slabs para representar superficies extendidas. El catalizador metálico se modeló con una superficie de Fe(111) de 5 capas. En ella se sustituyó un átomo de Fe por Ni, ubicándolo en la primera y segunda capa, y como átomo adicionado sobre la superficie de Fe (adátomo). Se evaluó la adsorción de CO2 sobre diferentes sitios de las tres superficies. Todas las geometrías obtenidas presentaron enlaces más débiles que sobre Fe(111) puro (1.43 eV). Los valores de las energía de adsorción están entre 0.70 eV y 1.30 eV. En algunos de los casos estudiados sobre las superficies bimetálicas de Ni-Fe, el CO2 está màs activado que sobre Fe puro, lo cual implica que uno de los enlaces C-O está más favorecido para su ruptura. Se obtuvo además una clara correlación entre la carga de CO2 cedida por la superficie metálica y la longitud de los enlaces C-O. Sobre estas situaciones se modeló el proceso de disociación de la ruptura de uno de los enlaces C-O.