Estudio DFT de la adsorción de hidrógeno sobre superficies bimetálicas PdGa

P. BECHTHOLD, P. JASEN, E. GONZÁLEZ, V. ORAZI, A. JUAN

Rosario

Encuentro; FyQS V – Quinto Encuentro de Física y Química de Superficies; 2011

En diversos procesos de síntesis de termoplásticos, resulta necesario contar con catalizadores con capacidad de hidrogenación selectiva del acetileno. Los catalizadores típicos se componen de Pd dispersado en óxidos metálicos y si bien presenta alta actividad se ve limitado en su selectividad y estabilidad. Dicha selectividad suele atribuirse a la presencia de conjuntos de sitios activos y puede incrementarse en la medida que se logre el aislamiento del sitio activo incrementando las distancias promedio Pd-Pd y reduciendo la coordinación de Pd. Esto se ha logrado parcialmente aleando Pd superficialmente con otros metales, sin embargo no resisten en estabilidad bajo condiciones de reacción [1]. Se ha propuesto en la literatura que partiendo de aleaciones masivas PdGa se podría lograr la aislación de los sitios y consecuentemente una mejora en la selectividad catalítica. En este trabajo se modela la superficie (110) a partir de la estructura másica PdGa que cristaliza en la estructura FeSi dentro del grupo espacial P213 [2]. Dicha estructura se puede describir como una red NaCl fuerte mente distorsionada incrementando la coordinación de 6 a 7 para cada especie atómica. La celda unidad utilizada consta de 32 Pd y 32 Ga distribuidos en 5 capas. Los cálculos DFT se realizaron mediante el programa VASP utilizando potenciales PAW y con una energía de cut-off de 290 meV. Las cargas electrónicas se computaron mediante análisis de Bader. Los resultados indican ue el H es adsorbido en un sitio Pd en su forma “top” a una distancia Pd-H de 1.61 A con una Eads. de 0.71 eV. Dicho valor es similar al obtenido en superficies puras de Pd FCC (110) que resulta 0.45 eV. Luego de la relajación superficial se observa el concepto de sitio aislado y la distancia media Pd-Pd es de 3.08 A quedando rodeado de átomos de Ga, los cuales no muestras adsorción de H. La densidad de estados (DOS) de PdGa coincide con estudios previos [3]. Mientras que los estudios de enlace químico mediante COOP indican la formación de un importante enlace Pd-H, mientras que los enlaces metálicos aumentan.