Fases estructurales en superficies de CeO2-x (111)

G. E. MURGIDA; R. OLBRICH; V. FERRARI; A. M. LLOIS; C. BARTH; M. REICHLING; M. V. GANDUGLIA PIROVANO

Encuentro; Encuentro Red COMPUMAT - 102º RAFA; 2017

La singular capacidad de la ceria (CeO2) para liberar y capturar oxígeno es extensamente explotada en catálisis y también en otras aplicaciones como celdas de combustible, sensores y memorias no volátiles. Conocer y controlar el ordenamiento de vacancias de oxígeno y de las cargas liberadas es fundamental para el desarrollo y la optimización de estas aplicaciones. En los últimos años estudiamos este problema en superficies [1] y en volumen de ceria reducida [2,3], en el marco de la DFT en su aproximación DFT+U, logrando identificar diferentes patrones de orden de vacancias y de cargas localizadas, y explicando la formación de estructuras observadas experimentalmente.En este trabajo estudiamos las reconstrucciones de la superficie de ceria (111) conforme se incrementa la temperatura [4]. Mediante microscopía de fuerza sin contacto (NC-AFM) observamos la formación consecutiva de cinco estructuras periódicas diferentes, incluyendo una estructura (√7×3) que no fue reportada previamente y, empleando el formalismo DFT+U, modelamos las distribuciones de vacancias y de cationes Ce3+. Mostramos que la nueva estructura (√7×3) no corresponde a una estructura bulk estable y sólo puede estabilizarse en una capa superficial delgada. Finalmente, explicamos en forma teórica la estabilidad de las distintas fases superficiales en función de las condiciones reductoras.