Estudio DFT del par hueco-electrón del fotocatalizador TiO2 (fase anatasa)

P.G. BELELLI; G. F. CABEZA; N. J. CASTELLANI

Gramado, Rio Grande do Sul, Brasil

Simposio; XX Simposio Iberoamericano de Catálisis; 2006

Federación de Sociedades Iberoamericanas Catálisis (FISOCAT)

Se evaluó teóricamente el estado fundamental y el primero excitado del fotocatalizador TiO2 en la estructura anatasa. La superficie (001) de la anatasa se representó utilizando un modelo estequiométrico de “cluster” Ti15O41H22. El modelo fue debidamente saturado con átomos de H para evitar problemas de bordes. Las propiedades electrónicas del sólido fueron predichas con diferentes técnicas de cálculo que incluyen los métodos Hartree-Fock (HF), post Hartree-Fock (MP2) y DFT con distintas combinaciones de funcionales híbridos de intercambio y correlación. Los resultados indicaron que la banda prohibida del semiconductor se describe mejor con el funcional híbrido B3LYP. En cambio, la densidad de spin mostró una mayor localización sobre la superficie del óxido cuanto mayor es el aporte del funcional de intercambio HF. La mejor descripción de esta propiedad se logró con el método DFT y el funcional híbrido BHandHLYP. El agregado de las bases difusas sobre los átomos de O no mejora el band gap ni la distribución de densidad de spin. Se concluye que el par huecoelectrón se comporta como un sitio ácido-base en la superficie de la anatasa.