Quimiadsorción y difusión de C sobre Pd(111) durante el crecimiento de nanofibras de carbono

MATÍAS A. QUIROGA; GABRIELA F. CABEZA; MIGUEL D. SÁNCHEZ; SERGIO M. MORENO

Santiago de Chile

Congreso; SAM-CONAMET 2008; 2008

SOCHIM/SAM

Este trabajo es parte de un estudio más general que involucra el proceso de formación de nanofibras de carbono (CNF) sobre catalizadores de Pd soportados, utilizados en la reacción de reformado de metano con dióxido de carbono. Como resultado de la reacción de reformado a 650oC se observó una pronunciada desactivación del catalizador en un período de 4 horas, producto de la disociación del CH4. La desactivación se origina en el proceso de deposición de carbono. La caracterización de las fibras obtenidas se realizó mediante microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM). Para comprender el origen de los procesos de interface se realizaron cálculos dentro del formalismo de la funcional densidad con el objetivo de explicar la formación de las CNF. Se comenzó con la modelización del catalizador de Pd con y sin step, y se estudió el caso de grafeno sobre la superficie de Pd(111). Mediante el estudio de la difusión de C se pudieron obtener los sitios preferenciales de adsorción para tratar de comprender la dinámica de formación de las sucesivas capas de grafeno. El sitio hollow hcp fue el preferido para la adsorción de C sobre la superficie de Pd(111). La presencia de grafeno sobre la superficie de Pd afecta notablemente disminuyendo la adsorción del C y provocando desactivación de la partícula. Por otro lado se predice que los step de Pd pueden ser inducidos por los átomos de C adsorbidos ya que la energía de enlace del C al Pd_step es mayor que la energía de formación del mismo (-8,34 eV vs -2,04 eV/at). Se postula que si la velocidad de difusión de C sobre la superficie es mayor que la velocidad de producción de átomos de C durante la formación de la CNF y la concentración de C es baja, los átomos de C pueden difundir sobre la superficie del catalizador (barreras del orden de los 2,5 eV). Si la velocidad de producción de C es mayor y algunos sitios son bloqueados por la acumulación de C, éstos pueden formar capas grafíticas y adsorberse sobre las mismas a bajo costo energético.