Modelado de la adsorci´on de CO2 en superficies de hierro con defectos topol´ogicos

ANA ROSSI FERNÁNDEZ; LORENA MEIER; FUENTE SILVIA A; CAROLINA ZUBIETA; PATRICIA G. BELELLI; FERULLO, RICARDO M.

Congreso; 106° Reunión Anual de Fisica; 2021

Es bien sabido que la eliminaci´on de di´oxido de carbono (CO2) a la atm´osfera constituye un graveproblema ambiental que requiere una urgente soluci´on. Una de las formas de disminuir su presencia es utilizarlo como materia prima para la obtenci´on catal´ıtica de productos qu´ımicos de utilidad. Para ello, la ruptura de uno de los enlaces C-O suele ser la etapa limitante de la velocidad de reacci´on. La mol´ecula interacciona con la superficie tomando carga de la misma y activ´andola, es decir, generando un alargamiento de uno de los enlaces C-O. Analizamos la interacci´on de CO2 en Fe en los siguientes casos: la cara Fe(100), un defecto superficial simple agregando un ad´atomo de Fe en Fe(100) y la superficie escalonada Fe(310). Utilizamos la teor´ıa del funcional de la densidad (DFT) empleando el funcional PBE, mediante el c´odigo VASP que usa la aproximaci´on de slabs para representar superficies extendidas. Sobre Fe(100) encontramos cuatro modos de adsorci´on; el m´as estable presenta una energ´ıa de adsorci´on (Eads) de 1.03 eV el cual, a su vez, tiene el enlace C-O m´as activado (1.351 ˚A frente a 1.176 ˚A de la mol´ecula libre). Al agregarle un ad´atomo de Fe, el n´umero de modos asciende a ocho, con un rango de Eads entre 0.50 y 1.14 eV. Llamativamente, para esta situaci´on los estados menos estables son los que tienen las mol´eculas m´as activadas. Para Fe(310) se encontraron cinco formas, en el rango de Eads entre 0.64 y 1.11 eV; una de la situaciones m´as estables posee el estado m´as activado (con una distancia C-O de 1.355 ˚A). La barrera de activaci´on para la ruptura de uno de los enlaces C-O desde los estados m´as estables baja de 0.89 eV en Fe(100) a 0.66 eV en Fe(100) con el ad´atomo de Fe. En general, se observa que cuanto m´as carga toma el CO2, m´as se activa uno de sus enlaces