Teoría del Funcional de la Densidad Aplicada al Estudio de Propiedades Estructurales Clusters de Molibdeno

A.S. FUENTES; V. FERRARESI CUROTTO; M. B. LÓPEZ; R. PIS DIEZ; E. A. CASTRO

San Fernando del Valle de Catamarca, Catamarca

Jornada; Jornadas de Ingeniería del NOA; 2006

Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas, Universidad Nacional de Catamarca

Durante las últimas dos décadas las propiedades estructurales y electrónicas de clusters atómicos de diferentes tipos y tamaños han sido foco de diversos estudios, tanto teóricos como experimentales. Los clusters atómicos son sistemas que contienen desde unos pocos hasta cientos de átomos y exhiben propiedades de átomos aislados o moléculas y materiales en el estado sólido. El marcado interés es estos sistemas es debido a sus aplicaciones industriales, espacialmente en catálisis y en la producción de nuevo materiales (Pis Diez y Alonso, 2005). Los catalizadores comerciales basados en molibdeno (Mo) son muy importantes en los procesos petroquímicos tales como la hidrodesulfurización en el cual el sulfuro es removido de los compuestos organosulfurados presentes en el petróleo (Startsev, 1995). Por otra parte, el rápido desarrollo de técnicas experimentales en los últimos años ha hecho posible obtener clusters de metales de transición de tamaño controlado cuyas propiedades, tales como la geometría y momentos magnéticos, son fuertemente dependientes del tamaño del cluster (Panas y Siegbahn, 1989). Este comportamiento sorprendente puede ser atribuido al hecho de que los metales de transición tienen los orbítales d incompletos caracterizados por una gran localización y alta densidad de estados. Sin embargo, no hay información disponible sobre la posible actividad de hidrodesulfurización en clusters de molibdeno. La información acerca de las propiedades estructurales de pequeños clusters de molibdeno es escasa, tanto desde el punto de vista experimental como teórico, excepto para Mo2 (Burnsten et al., 1980, Goodgame y Goddard, 1982, Bernholc y Holzwarth, 193, Salahub, 1985 y 1986). El primer estudio sistemático sobre la geometría, estructura electrónica y propiedades vibracionales y magnéticas de pequeños clusters de molibdenos, desde un dímero, trímero y tetrámero, fue realizado por Pis Diez (2002), aplicando Teoría del Funcional de la Densidad (DFT, del inglés Density Functional Theory), usando la aproximación LSDA (del inglés, Local Spin Density Aproximations) y funcionales de correlación de Vosko, Wilk y Nussair (Vosko et al., 1980), todos los cálculos realizados con el programa ADF (Ámsterdam Density Functional). Recientemente Koteski y colaboradores (2005), reportaron las estructuras más estables y las propiedades electrónicas de Mon (n=3, 4, 5 y 6) usando el método de cr parinello con ondas planas y pseudopotenciales (CPMD: Car-Parinello Molecular Dynamic) (Car y Parinello, 1985). El objetivo de este trabajo es estudiar las estructuras más estables con sus distintas multiplicidades de agregados de molibdenos aislado de tamaño pequeño Mon (n=2,3 y 4). Para ello se aplicó la Teoría del Funcional de la Densidad, usando el método B3LYP y los pseudopotenciales LANL2DZ y LANL2MB según el formalismo del programa Gaussian03. Este trabajo constituye la primera etapa de estudio para investigar la posible actividad catalítica de pequeños clusters de molibdeno en los procesos de hidrodesulfurización, incluyendo en el futuro clusters de mayor tamaño.