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

S. A. FUENTE; R.FERULLO; A. C. ROSSI FERNÁNDEZ; N. J. CASTELLANI; P.BELELLI; C.ZUBIETA

Santa Fe

Congreso; 104a Reunión de la Asociación Física Argentina; 2019

La presencia de dióxido de carbono (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 productosde utilidad. Allí, la activación del CO2 es la clave para cualquier proceso posterior, ya que frecuentemente laruptura de uno de los enlaces C-O suele ser la etapa limitante de la velocidad de reacción. Nuestro objetivo esmejorar la activación de la molécula de CO2 a partir de catalizadores que usan Fe como metal de base. Para elestudio se utiliza un método teórico-cuántico basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT), medianteel código VASP que usa la aproximación de slabs para representar superficies extendidas. El catalizador metálicose modeló con una superficie de Fe(111) de 5 capas. En ella se sustituyó un átomo de Fe por Ni, ubicándolo enla primera y segunda capa, y como átomo adicionado sobre la superficie de Fe (adátomo). Se evaluó la adsorciónde CO2 sobre diferentes sitios de las tres superficies. Todas las geometrías obtenidas presentaron enlaces másdébiles 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 más activado que sobreFe puro, lo cual implica que uno de los enlaces C-O esta mas favorecido para su ruptura. Se obtuvo además unaclara correlación entre la carga de CO2 cedida por la superficie metálica y la longitud de los enlaces C-O. Sobreestas situaciones se modeló el proceso de disociación de la ruptura de uno de los enlaces C-O.