Reacción de disociación de NO2 sobre la cara (111) y sobre nanopartículas de Cu, Ag y Au; estudio teórico DFT

BRUNO PASCUCCI; SOL GUADALUPE OTERO; PATRICIA GABRIELA BELELLI; FRANCESC ILLAS; MARÍA M. BRANDA

Villa Carlos Paz, Córdoba

Jornada; NANOCÓRDOBA 2012; 2012

NanoCórdoba 2012

En los últimos años se ha desarrollado un gran interés en estudiar las propiedades de partículas de material sólido cuyo radio medio se sitúa entre 1 y 100 nanómetros. En este sentido, las nanopartículas de Au han sido las que mayor auge han tenido. Sin embargo, todavía existe un conocimiento incompleto de los mecanismos involucrados en la adsorción y posterior reacción de diferentes moléculas sobre estas nanopartículas. Nuestro interés es estudiar, mediante un modelado teórico, las propiedades electrónicas, geométricas y reactivas de nanopartículas de Cu, Ag y Au y comparar estas propiedades con la superficie extendida. Se analizó la reacción de disociación de NO2 a NO y O catalizada en nanopartículas de Cu, Ag y Au de 19 átomos. Se compararon dichos resultados con los obtenidos para la misma reacción sobre las correspondientes superficies regulares (111). El sistema molécula/sólido fue estudiado utilizando el paquete comercial VASP (de condición periódica) dentro del formalismo de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). La interacción entre los electrones del core y los de valencia fue descripta por el método PAW (Projector Augmented Wave) y los efectos de correlación e intercambio fueron descriptos mediante la Aproximación del Gradiente Generalizado (GGA) usando el funcional de Perdew?Wang (PW91). Los cálculos fueron realizados con polarización de spin. Las partículas se optimizaron geométricamente y sobre ellas se adsorbió el NO2 en diferentes posiciones. Luego se estudió la co-adsorción de NO y O en todas las posibles combinaciones de sitios. Hallamos un orden de reactividad superficial: Cu>Ag>Au. Además, la reactividad de los sitios en los tres metales sigue el orden: Top>HCP≈FCC>Bridge, siendo las Eads de hollow HCP y hollow FCC prácticamente iguales. Por otro lado, vemos que el sitio puente o ?bridge? es bastante menos reactivo que hollow y top. De todas las combinaciones evaluadas para la co-adsorción de NO y O las de mínima energía corresponden a la primer especie ubicada en un sitio Top y el O en un sitio hollow. En este caso la energía de disociación sobre la superficie (111) y la nanopartícula de Cu, es igualmente exotérmica de ~ -0.12 eV. En cambio, sobre las superficies de Ag y Au los resultados muestran energías de disociación endotérmicas.