Adsorción de nanopartículas de platino sobre quantum dots de grafeno: efectos en sus propiedades y reactividad

BELLETTI GUSTAVO; QUAINO PAOLA

Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Los electrodos de Pt son buenos electrocatalizadores tradicionales que presentan el inconveniente de ser costosos y poco abundantes. Es por ello que es de gran interés actual estudiar estos catalizadores en forma de nanoestructuras, las cuales han demostrado tener buenas propiedades electrocatalíticas disminuyendo la cantidad a implementar. A su vez, la elección de un soporte adecuado para depositarlas puede mejorar la actividad catalítica del material. Hoy por hoy, nuevos soportes están siendo investigados, siendo prometedor el empleo de soportes de materiales carbonosos, considerando su abundancia, gran superficie e interesantes estructuras geométricas. Recientemente nuestro grupo evaluó a partir de primeros principios modelos teóricos de nanotubos de carbono (CNTs) de quiralidad (5,5) modificados con nanopartı́culas de Pt con el objetivo de obtener información a nivel atómico sobre la adsorción de moléculas de agua y la reactividad de las nanopartı́culas frente a la reacción de disociación del agua, encontrando un comportamiento competitivo entre la estructura de las partículas y la acumulación de carga, lo que influye en el comportamiento del proceso de disociación [1]. En este contexto, el presente trabajo plantea reducir la dimensionalidad del soporte carbonoso empleando quantum dots de grafeno (QDGs), debido a los abundantes sitios activos (como los bordes) y conformaciones posibles que les confieren diversidad y posibilidad de una excelente sintonización de las propiedades químicas y físicas. En este trabajo se presentan los resultados del estudio de QDGs de morfología triangular con bordes tipo zigzag saturados de hidrógeno, que presentan depositadas nanopartículas de Pt3 en diferentes posiciones. El objetivo es obtener información sobre los cambios en las propiedades electrónicas, magnéticas y de reactividad en comparación con los QDGs prístinos y la nanopartícula de Pt3 libre, analizando su posible papel como catalizadores de la reacción de disociación de H2O en H y OH. Los resultados de un análisis metódico de las nanoestructuras de platino en diferentes conformaciones y sitios de adsorción muestran que los sistemas híbridos Pt3/QDG son energéticamente estables (con energías de interacción que oscilan entre -1,1 eV y -3,4 eV) y exhiben redistribución de carga y cambios en sus propiedades magnéticas. La adsorción de nanopartículas de Pt3 resulta más estable en sitios cercanos al borde de los QDGs y en posición perpendicular al mismo, presentando a su vez una mayor redistribución de carga electrónica en estos casos. Para algunas de estas configuraciones, las cargas parciales presentes en los átomos de Pt debido al efecto del soporte sugieren una mejor actividad catalítica del material híbrido para la disociación de H2O al compararlos con los resultados previos de Pt3 sobre CNT.Referencias[1] Nuñez J. L., Belletti G. D., Tielens F., Quaino P., Top. Catal., 2022, 65(7-8), 926.