Estudio mediante Funcional de la Densidad de sistemas Pd2H2 adsorbidos sobre grafeno

IGNACIO LÓPEZ CORRAL; ESTEFANÍA GERMÁN; MARÍA ALICIA VOLPE; GRACIELA BRIZUELA

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

Introducción: Desde hace ya varios años se ha planteado el empleo de materiales nanoestructurados de carbono funcionalizados con metales de transición como potenciales medios de almacenamiento de hidrógeno en aplicaciones móviles. Numerosos estudios experimentales han demostrado que la decoración con nanopartículas de paladio permite desarrollar altas capacidades de almacenamiento de hidrógeno, incluso a temperatura ambiente. Sin embargo, los estudios teóricos que involucran este metal todavía son escasos y se limitan a la adsorción de átomos individuales, sin analizar fenómenos de nucleación. Objetivo: En el presente trabajo se modeló mediante el método del funcional de la densidad (DFT) la adsorción de diferentes sistemas Pd2H2 sobre una monocapa de grafeno, de modo de estudiar cómo influye el fenómeno de dimerización de átomos de paladio sobre la interacción C-Pd-H. La lámina de grafeno se representó haciendo uso de una celda unidad periódica formada por 24 átomos de carbono, sobre los que se dispusieron dímeros Pd2 en diferentes sitios y orientaciones de adsorción. Resultados: La adsorción tanto de átomos individuales de paladio como de dímeros Pd2 resulta favorecida sobre los sitios tope y puente de la lámina de grafeno, ubicados respectivamente sobre los átomos de carbono y en el punto medio de los enlaces C-C. Se verificó asimismo que la energía de la adsorción paralela del dímero respecto de la superficie (1,32 eV) es mayor que la energía de la adsorción de dos átomos separados de Pd (1,08 eV), cualquiera sea el sitio de adsorción considerado. En presencia de dihidrógeno, la mayor energía de adsorción (1,02 eV) corresponde un complejo cíclico (PdH)2 donde el enlace H-H se encuentra disociado, análogo a aquél observado en el estado libre pero provisto de enlaces Pd-H y Pd-Pd más elongados como resultado de la interacción con la lámina de grafeno. Se comprobó también que la presencia de un segundo átomo metálico desestabiliza el enlace H-H del sistema no disociado Pd(H2), el cual es más estable durante la adsorción de átomos individuales de paladio. La adsorción de sistemas Pd2(H2), sin el enlace H-H disociado, condujo a energías de hasta 0,86 eV, siendo por lo tanto menos estable. Conclusiones: Los resultados obtenidos sugieren que los dímeros Pd2 adsorbidos sobre grafeno pueden adsorber hidrógeno formando un complejo disociado (PdH)2, mientras que átomos individuales de paladio interaccionan preferentemente con la molécula de H2 sin disociar el enlace H-H. Por lo tanto, la agregación de átomos de Pd adsorbidos sobre nanoestructuras de grafeno puede afectar el mecanismo de enlace del hidrógeno adsorbido en ellas, por lo que este fenómeno debería tenerse en cuenta durante el estudio de la interacción C-Metal-H mediante métodos teóricos.