Sistemas óxido de iridio - óxido de grafeno: modelado con inteligencia computacional y análisis de interacciones

JOSÉ LUIS NUÑEZ; JUAN PABLO SÁNCHEZ; FREDERIK TIELENS; GUSTAVO BELLETTI; PAOLA QUAINO

Congreso; XXIV CONGRESO ARGENTINO DE FISICOQUÍMICA Y QUÍMICA INORGÁNICA; 2025

Poco se ha publicado sobre nanopartículasestequiométricas de óxido de iridio (IrO₂). Las investigacionesteóricas más relevantes [1,2] apenas detallan la generación demodelos de partículas, limitándose a seleccionar estructurasiniciales razonables basadas en estudios previos de óxidos comotitanio o plomo [1]. Otros trabajos han utilizado inteligenciacomputacional mediante métodos de optimización global (OG) para elóxido de titanio, combinando algoritmos genéticos y potencialesinteratómicos para identificar descriptores de energía, seguidos deoptimizaciones DFT de los mejores candidatos para obtener unresultado más preciso en términos de energías y estructuras [3].Porotro lado, el óxido de grafeno (GO) es un compuesto noestequiométrico formado por C, O y H, cuyas proporciones dependen delas condiciones de síntesis. El diseño de estos sistemas es un retodebido a la diversidad de grupos funcionales y conformacionesposibles. Para abordar esto, se emplean técnicas de inteligenciaartificial como el aprendizaje automático (ML). Así, el GO puedegenerarse con el modelo atomístico basado en ML de Sinclair yCoveney [4]. Laintegración de nanoestructuras de óxidos de metales nobles, comoIrO₂, con GO es una estrategia prometedora para mejorar laactividad catalítica y estabilidad en la reacción de evolución deoxígeno. Cuando están soportadas sobre GO, las nanoestructuras deIrO₂ se benefician de las propiedades únicas del GO, generandoefectos sinérgicos que potencian el rendimiento catalítico. Además,estudios experimentales han demostrado que sistemas de GO e IrO₂(IrO2/GO)son catalizadores altamente activos para reacciones redox como lareducción de CO₂ a CO.Enbase a lo anterior, en este trabajo se diseñaron con OG lasnanoparticulas de IrO2.Se modificó el modelo de ML de Sinclair y Coveney para obtener unalámina de GO relajada con grupos hidroxilo y epóxido en un sololado. A continuación se investigaron las propiedades estructuralesde nanoestructuras de IrO₂ y aquellas soportadas en el GO,centrándose en sus interacciones sinérgicas. El análisiscomputacional por DFT revela que la agregación de las unidades deIrO₂ está termodinámicamente favorecida, con cambiosestructurales mínimos a medida que aumenta el tamaño de laspartículas. Notablemente, las nanopartículas pequeñas de IrO₂exhiben diferencias estructurales en comparación con el IrO₂masivo, incluyendo variaciones en la geometría del centro metálico,el número de enlaces y los tipos de enlaces. También se analizanlos espectros infrarrojos (IR) teóricos de los sistemas IrO2/GO,proporcionando información valiosa sobre sus característicasvibracionales. Estos hallazgos mejoran nuestra comprensión de lossistemas IrO2/GOy su potencial para aplicaciones catalíticas.p { color: #000000; line-height: 115%; text-align: left; orphans: 2; widows: 2; margin-bottom: 0.25cm; direction: ltr; background: transparent }p.western { font-family: "Calibri", serif; font-size: 11pt; so-language: es-CO }p.cjk { font-family: "Calibri"; font-size: 11pt; so-language: es-AR }p.ctl { font-family: "Times New Roman"; font-size: 11pt; so-language: ar-SA }a:link { color: #0000ff; text-decoration: underline }