Adsorción de NOx sobre Ag soportada en TiO2(110) y TiO2(101)

CECILIA I. N. MORGADE; GRISELDA GARCÍA; ANA B. SCHVVAL; GABRIELA F. CABEZA

Bahia Blanca

Jornada; 9nas. Jornadas Abiertas de Física; 2018

UNS

El dióxido de titanio otitania, TiO2, es un óxido metálico semiconductor con diferentesestructuras cristalinas que tiene buenas propiedades fotocatalíticas, adecuadaspara la aplicación de este material en sistemas que permitan disminuir lacontaminación ambiental. Entre los principales contaminantes de emisiones deautomóviles pueden citarse CO, hidrocarburos, NOx y plomo. Se ha demostrado quelos óxidos de nitrógeno (NOx) son la principal causa de la lluvia ácida, elsmog, la formación de ozono a nivel del suelo y también de la formación deperoxiacetilnitratos (PAN)1. Debido a todos estos efectos nocivos,el control y la eliminación de las emisiones de NOx se han convertido en untema crítico que atrae una mayor atención en las últimas décadas. De hecho, elóxido nítrico (NO) representa el 95% de las emisiones de NOx de fuentes nonaturales, por lo que la eliminación de NO es particularmente importante parael tratamiento de NOx. Las moléculas NOx que forman parte del aire contaminadopueden ser descompuestas en su interacción con titania. Así, la utilización detitania en las condiciones adecuadas podría ayudar a bajar los niveles decontaminación del aire.Los estudios computacionalesde sistemas involucrados en reacciones químicas permitidos por la capacidad decálculo actual brindan una herramienta complementaria a la investigaciónexperimental. En este trabajo utilizamos un método de cálculo ab initio encuadradosen la Teoría de la Funcional Densidad (DFT + U) para estudiar las superficiesestequiométricas de anatasa TiO2(101) y rutilo TiO2(110)dopadas con distintas configuraciones geométricas de plata (Ag)2 ysu influencia en la adsorción y disociación de NO y NO2. Seevaluaron propiedades estructurales, electrónicas (DOS) y efectos detransferencia de carga (Bader) para la adsorción de los óxidos de nitrógeno enAg/TiO23. Los resultados obtenidos delos diferentes sitios de adsorción estudiados, indican que el dopado con plata,tanto en fase anatasa como en fase rutilo, mejora la capacidad catalíticacuando se la coloca superficialmente. Además, se observa que el NO se adsorbeefectivamente en la titania de manera inclinada, con el átomo de N ubicado enposiciones coordinadas con átomos de Ti. En el caso del gas NO2,éste también es adsorbido en la superficie de la titania, en cercanías al átomode Ag y con el átomo de N orientado hacia la superficie. Ambas superficiesdopadas eliminarían de esta manera los NOx del aire. Con respecto a los casosde Ag4 con geometría tetraédrica, los resultados apuntan al clustersobre la superficie de anatasa como el más estable y prometedor para laadsorción de NO. Además, son alentadores los resultados esperados para el casode NO2.  Referencias[1] Zhang J.L, Ayusawa T, MinagawaM., Kinugawa K., Yamashita H, Matsuoka M, Anpo M, ?Investigations of TiO2Photocatalysts for the Decomposition of NO in the Flow System?. J. Catal.(2001), 198, 1?8.[2] Meili Guo,Jiulin Du, ?First-principles study of electronic structures and opticalproperties of Cu,Ag, and Au-doped anataseTiO2 ?. Physica. B. (2012).407 1003?1007.[3] Mengxi Xu, YunhaiWang, Jiafeng Geng, Dengwei Jing, ?Photodecomposition of NOx on Ag/TiO2composite catalysts in a gas phase reactor? Chem.l Engineering Journal. (2017),307, 181?188.