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

ANA B. SCHVVAL; GARCIA G.; MORGADE C.I.N; CABEZA G. F.

San Luis

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

Universidad Nacional de San Luis

El dióxido de titanio o titania, TiO2, es un óxido metálico semiconductor con diferentes estructuras cristalinas que tiene buenas propiedades fotocatalíticas, adecuadas para la aplicación de este material en sistemas que permitan disminuir la contaminación ambiental. Entre los principales contaminantes de emisiones de automóviles pueden citarse CO, hidrocarburos, NOx y plomo. Se ha demostrado que los óxidos de nitrógeno (NOx) son la principal causa de la lluvia ácida, el smog, la formación de ozono a nivel del suelo y también de la formación de peroxiacetilnitratos (PAN)1. Debido a todos estos efectos nocivos, el control y la eliminación de las emisiones de NOx se han convertido en un tema crítico que atrae una mayor atención en las últimas décadas. De hecho, el óxido nítrico (NO) representa el 95% de las emisiones de NOx de fuentes no naturales, por lo que la eliminación de NO es particularmente importante para el tratamiento de NOx. Las moléculas NOx que forman parte del aire contaminado pueden ser descompuestas en su interacción con titania. Así, la utilización de titania en las condiciones adecuadas podría ayudar a bajar los niveles de contaminación del aire.Los estudios computacionales de sistemas involucrados en reacciones químicas permitidos por la capacidad de cálculo actual brindan una herramienta complementaria a la investigación experimental. En este trabajo utilizamos un método de cálculo ab initio encuadrados en la Teoría de la Funcional Densidad (DFT + U) para estudiar las superficies estequiométricas de anatasa TiO2(101) y rutilo TiO2(110) dopadas con distintas configuraciones geométricas de plata (Ag)2 y su influencia en la adsorción y disociación de NO y NO2. Se evaluaron propiedades estructurales, 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 adsorción estudiados, indican que el dopado con plata, tanto en fase anatasa como en fase rutilo, mejora la capacidad catalítica cuando se la coloca superficialmente. Además, se observa que el NO se adsorbe efectivamente en la titania de manera inclinada, con el átomo de N ubicado en posiciones coordinadas con átomos de Ti. En el caso del gas NO2, éste también es adsorbido en la superficie de la titania, en cercanías al átomo de Ag y con el átomo de N orientado hacia la superficie. Ambas superficies dopadas eliminarían de esta manera los NOx del aire. Con respecto a los casos de Ag4 con geometría tetraédrica, los resultados apuntan al cluster sobre la superficie de anatasa como el más estable y prometedor para la adsorción de NO. Además, son alentadores los resultados esperados para el caso de NO2.