Simulación de estructuras tipo grafeno sobre la superficie (111) de catalizadores de Pd

M. A. QUIROGA; G. F. CABEZA

La Plata

Congreso; 4º Encuentro de Física y Química de Superficies; 2009

Dentro del contexto del estudio de formación de materiales carbonosos nanoestructurados, en particular nanofibras de carbono (NFC) sobre catalizadores metálicos, se realizaron cálculos estáticos y dinámicos de primeros principios simulando la adsorción y coadsorción de átomos de carbono sobre la superficie cristalina más reactiva (111) del metal paladio. Resultados experimentales revelan [1] la aparición de NFC obtenidas a partir de la reacción de reformado de metano con dióxido de carbono sobre un catalizador de paladio soportado en alúmina. Los cálculos se realizaron empleando el VASP, enmarcado en el formalismo de la Teoría de la Funcional Densidad (DFT). Se emplearon estructuras periódicas de 4 capas de átomos y 5 capas de vacíos para modelar las superficies de celdas (2x2), (Ö3xÖ3), (2x3) para estudiar el caso de un step monoatómico sobre Pd(111) y una (2x4) para representar una terraza. Se pudieron identificar a priori los sitios preferenciales de nucleación y crecimiento de las capas de grafeno y se estudió su formación mediante la incorporación no dinámica de átomos de C en la celda (Ö3xÖ3). Para completar el análisis, se realizaron simulaciones dinámicas de la adsorción y coadsorción de 1, 8, 9, 12, 16 y 19 átomos de C, obteniendo así estructuras tipo grafeno con variadas tramas de anillos en su mayoría polígonos de 5, 6 y 7 átomos. En todos los casos las energías de formación fueron altamente favorables con energías del orden de los -8 eV. Algunos cálculos se repitieron teniendo en cuenta la interacción de sus momentos magnéticos, no reportándose cambios significativos.