Efecto del cambio de forma del Pt13 en su interacción con TiO2(110) reducido

ABEL S. MALDONADO; SUSANA B. RAMOS; GABRIELA F. CABEZA

Rio CUarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y materiales nanoestructurados NANO2022; 2022

UNRC

La adsorciónde partículas subnanométricas sobre superficies de óxidos tales como el TiO2juega un rol muy importante para el diseño de catalizadores heterogéneosmodelo. En este trabajo investigamos clústeres de Pt13 depositadossobre la superficie de TiO2(110), a través de cálculos basados en lateoría de la funcional densidad (DFT+U). El objetivo es caracterizar el sistema cluster/sustrato para proveerinformación relevante respecto a aspectos estructurales, energéticos y detransferencia de carga que resultan fundamentales a la hora de evaluar lacapacidad catalítica del sistema. Trabajos previos utilizando esta mismametodología de estudio nos permitieron determinar las configuraciones deequilibrio para clústeres de Pt13 aislados, encontrando queestructuras más abiertas del tipo de planos apilados (“layered”) son másestables que las estructuras más compactas y simétricas tales como lasicosaédrica (Ih) y octaédrica (Oh) [1]. Por otro lado, un trabajo experimentalbasado en microscopía electrónica de transmisión de barrido dinámico (STEM)mostró que, para clústeres depositados sobre carbón, existe una fuertetendencia del cluster a adoptar una estructura consistente en la celda cúbicade la estructura FCC, con un átomo faltante en uno de los vértices, estructuraa la cual se la denominó “cuboide” [2]. Esto nos ha motivado a considerartambién dicha estructura en forma aislada, como otro posible isómero de bajaenergía, a los efectos de comparar su estabilidad relativa frente a lasestructuras antes mencionadas. Como siguiente paso, consideramos la adsorciónde estos isómeros de más bajas energías, sobre la superficie de TiO2(110).Estudios preliminares nos han permitido observar que el clúster Pt13-Oh,que es inestable en forma aislada, tiende a estabilizarse al depositarse sobrela superficie, experimentando una fuerte restructuración en la cual el clusterde Pt se oxida y se deforma de manera de incrementar la interacción con lasuperficie [3]. En este trabajo analizamos primero las configuracionesmencionadas del Pt13 aislado, a los efectos de caracterizar susestructuras de equilibrio, determinar sus energías de cohesión, momentosmagnéticos y espectro vibracional. Como paso siguiente, modelamos el sistema Pt13-rutilopara caracterizar la interacción del clúster con la superficie del óxidoreducido evaluando estructuras de equilibrio, energías de adsorción, efectos detransferencia de carga y densidad de estados electrónicos. A partir de losresultados obtenidos se pretende determinar cuáles configuraciones son las másfavorables para una eventual adsorción de monóxido de carbono, en vista al rolimportante que juega el sistema Pt/rutilo como catalizador en la reacción deoxidación de CO para formar CO2. REFERENCIAS1. A.S. Maldonado, G. F. Cabeza, and S. B. Ramos. J. of Phys. and Chem. ofSolids 131 (2019)131. 2. T. R. Henninen, M. Bon, F. Wang, D. Passerone and R. Erni. Angew. Chem. 59 (2020) 839. 3. A.S. Maldonado, G. F. Cabeza, and S. B. Ramos. J. of Molecular Catalysis:Chemical A 433 (2017) 403.