Adsorción de NOx sobre Ag soportada en TiO2(110) y TiO2(101)

ANA B. SCHVVAL; GRISELDA GARCÍA; CECILIA I. N. MORGADE; GABRIELA F. CABEZA

San Luis

Encuentro; VIII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2018

UNSL

El dióxido de titanio o titania, TiO2, es un óxido metálicosemiconductor con diferentes estructuras cristalinas que tiene buenaspropiedades fotocatalíticas, adecuadas para la aplicación de este material ensistemas que permitan disminuir la contaminación ambiental. Entre losprincipales contaminantes de emisiones de automóviles pueden citarse CO,hidrocarburos, NOx y plomo. Se ha demostrado que los óxidos de nitrógeno (NOx) sonla principal causa de la lluvia ácida, el smog, la formación de ozono a niveldel suelo y también de la formación de peroxiacetilnitratos (PAN)1.Debido a todos estos efectos nocivos, el control y la eliminación de lasemisiones de NOx se han convertido en un tema crítico que atrae una mayoratención en las últimas décadas. De hecho, el óxido nítrico (NO) representa el95% de las emisiones de NOx de fuentes no naturales, por lo que la eliminaciónde NO es particularmente importante para el tratamiento de NOx. Las moléculasNOx que forman parte del aire contaminado pueden ser descompuestas en suinteracción con titania. Así, la utilización de titania en las condiciones adecuadaspodría ayudar a bajar los niveles de contaminación del aire.Los estudios computacionales de sistemas involucradosen reacciones químicas permitidos por la capacidad de cálculo actual brindanuna herramienta complementaria a la investigación experimental. En este trabajoutilizamos un método de cálculo ab initio encuadrados en la Teoría de laFuncional Densidad (DFT + U) para estudiar las superficies estequiométricas deanatasa TiO2(101) y rutilo TiO2(110) dopadas condistintas configuraciones geométricas de plata (Ag)2 y su influenciaen la adsorción y disociación de NO y NO2. Se evaluaron propiedadesestructurales, electrónicas (DOS) y efectos de transferencia de carga (Bader)para la adsorción de los óxidos de nitrógeno en Ag/TiO23.Los resultados obtenidos de los diferentes sitios de adsorciónestudiados, indican que el dopado con plata, tanto en fase anatasa como en faserutilo, mejora la capacidad catalítica cuando se la coloca superficialmente.Además, se observa que el NO se adsorbe efectivamente en la titania de manerainclinada, con el átomo de N ubicado en posiciones coordinadas con átomos deTi. En el caso del gas NO2, éste también es adsorbido en lasuperficie de la titania, en cercanías al átomo de Ag y con el átomo de Norientado hacia la superficie. Ambas superficies dopadas eliminarían de estamanera los NOx del aire. Con respecto a los casos de Ag4 congeometría tetraédrica, los resultados apuntan al cluster sobre la superficie deanatasa como el más estable y prometedor para la adsorción de NO. Además, sonalentadores los resultados esperados para el caso de NO2. Referencias 1.     Zhang J.L, Ayusawa T,Minagawa M., Kinugawa K., Yamashita H, Matsuoka M, Anpo M, ?Investigations of TiO2 Photocatalysts for the Decomposition of NO in theFlow System?. J. Catal. 198, 1?8, 2001.2.     Meili Guo, Jiulin Du,?First-principles study of electronicstructures and optical properties of Cu,Ag, and Au-doped anataseTiO2?. Physica. B 407 1003?1007, 2012.3.     Mengxi Xu, YunhaiWang, Jiafeng Geng, Dengwei Jing, ?Photodecomposition of NOx on Ag/TiO2composite catalysts in a gas phase reactor? Chem.l Engineering Journal 307,181?188, 2017.