Estudios Teóricos de la Adsorción Disociativa de Metano en Ir(111)

R. MOIRAGHI, A. LOZANO Y H. F. BUSNENGO

Congreso; 98 Reunión Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2013

La adsorción disociativa del metano sobre diferentes superficies ha sido ampliamente investigada en las últimas decadas. Por un lado, el interés en este tipo de estudios recae en la importancia de esta reacción en la industria de la química, siendo la etapa determinante de la velocidad para la producción de hidrógeno y etileno entre otros. Asimismo, la adsorción disociativa del metano representa un sistema modelo para el estudio de reacciones gas-superficie. Los mecanismos mediante los cuales esta reacción suecede no son aún del todo comprendidos, especialmente bajo condiciones relevantes para los procesos industriales. Además, la interpretación de los resultadosexperimentales es, en algunos casos, controversial. En el presente trabajo se investigó la energética de la adsorción disociativa de metano sobre Ir(111) como una primera etapa hacia la comprensión de los mecanismos de adsorción sobre esta superficie. Estos estudios se realizaron mediante el empleo de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) utilizando una base de ondas planas para los orbitales de Kohn-Sham, pseudopotenciales del tipo PAW (projector augmented wave) y la funcinal de intercambio y correlaci ́on PBE (Perdew, Burke and Ernzerhof). La superficie de Iridio se representó mediante un slab de 5 capas de átomos. Para la búsqueda de estados de transición se implemento el método ?climbing image nudged elastic band?(CINEB) y el estado de transcisión encontrado seoptimizó empleando el algoritmos ?quasi-Newton?. Se encontró que los productos de la disociación, grupo metilo (CH3) e hidrógeno (H), se adsorben m ́as fuertemente en sitios ?top?siendo las energíkas de adsorción -1,96 eV y -2,77 eV respectivamente. La geometría de los estados de transición es muy similar a aquellas encontradas paraNi(111) y Pt(111) [1] con el metilo en top, donde tanto el grupo metilo como el hidrógeno se encuentran a distancias muy próximas a las de equilibrio respecto de su adsorci ́on sobre la superficie. La energía del estado de transición correspondiente la camino de minima energía es, aproximadamente, 0,67 eV. Esta barrera es significativamente mayor que la encontrada en estudios previos utilizando métodos similares [2] y está en líneacon las bajas probabilidades de adsorción disociativa obtenidas en experiencias con haces moleculares supersónicos [3]. Una comparación directa con dichos datos, requiere simulaciones dinámicas que se planean realizar en el futuro.