Estudio teórico del mecanismo y energética del crecimiento de estructuras tipo grafeno sobre catalizadores metálicos

G.F. CABEZA; M.A.O. QUIROGA; N.J. CASTELLANI

Rosario

Encuentro; 5to. Encuentro de Física y Química de Superficies; 2011

Universidad Nacional de Rosario

La formación de nanoestructuras de carbono es bien conocida como consecuencia de la interacción entre distintos catalizadores con hidrocarburos en fase gaseosa y por sus asombrosas propiedades físico químicas. Por otro lado se sabe que superficies similares de metales de transición (como Pd, Pt) suelen tener un comportamiento catalítico muy diferente con respecto a distintas reacciones con hidrocarburos. En este trabajo determinamos y comparamos las geometrías y las energías involucradas tanto en la adsorción monoatómica como en la formación de estructuras de carbono tipo anillos, a manera de ejemplo de formación inicial de nanofibras de carbono sobre las superficies Pd(111), Pt(111) y Ni(111). Mediante cálculos DFT adecuados, implementados con el código VASP, determinamos la energía de incorporación de carbonos sobre las superficies metálicas, obteniéndose valores que rondan los 800 kJmol−1. Se observa que en el caso del Pd y el Ni, los anillos de carbono tienden a formarse paralelos a la superficie presentando una estructura regular tipo grafeno. Por el contrario, el Pt presenta una distribución irregular de anillos de carbono formando enlaces con algunos átomos de la superficie; en este caso, los anillos de carbono sufren una mayor distorsión respecto a la estructura plana del grafeno. Los cambios producidos en la estructura electrónica del metal son analizados con la ayuda de la densidad de estados y el análisis de las respectivas estructuras de bandas.