Estudio teórico de los intermediarios de la reacción de hidrogenación del 1,3-butadieno sobre una superficie bimetálica Pd3Ni1(111)

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

La Plata

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

La hidrogenación catalítica es un proceso de gran importancia en la industria de aceites y grasas comestibles. Esta reacción elimina parte de los dobles enlaces del ácido graso. En este estudio se utilizó como modelo de las mismas el 1,3-butadieno que presenta dos dobles enlaces conjugados. Se evaluó teóricamente su hidrogenación de acuerdo al mecanismo de Horiuti-Polanyi [1]. Este mecanismo consta de dos etapas, donde los átomos de H se adicionan secuencialmente. La adición del primer átomo de hidrógeno (H) para obtener los productos de reacción C4H8 ocurre a través de dos vías: la vía 1-buten-4-yl (1B4R) y la vía 2-buten-1-yl (2B1R). Para cada uno de estos radicales, existen tres posibilidades de adicionar el segundo átomo de H. Previamente se estudiaron sobre una superficie bimetálica Pd3Ni1 (111) los diferentes modos de adsorción del 1,3-butadieno, la adsorción de los radicales y de los productos de reacción 1-buteno (1B), cis/trans-2-buteno (2B), como también su co-adsorción con un H próximo al sitio de enlace. Se testearon diferentes posiciones del H y las configuraciones más estables fueron elegidas para buscar los posibles caminos de reacción. Los cálculos se realizaron empleando el formalismo del funcional de la densidad (DFT) y el paquete comercial VASP tanto a nivel spin no polarizado (nsp) como spin polarizado (sp). La superficie se modeló con un slab de 4 capas utilizando una celda de 3 x 3. Los resultados muestran que la adsorción de los intermediarios involucrados en el mecanismo  es más favorable sobre la superficie bimetálica que sobre Pd (111). Al comparar resultados previos sobre Pd (111) y Pt (111) [2], se observó que el perfil energético es más bajo sobre Pd3Ni1(111), pudiendo predecir que las barreras de activación serán más bajas. El proceso requiere menor energía cuando ocurre vía 2B1R y el producto más favorable es el 1B.