Adsorción de CO sobre el sistema Pt13-TiO2(110): un estudio teórico

A. MALDONADO; S. B. RAMOS; G. F. CABEZA

Córdoba

Congreso; 106 Reunión Asociación Física Argentina; 2021

FAMAF

Las partículas subnanométricas de platino son actualmente de gran interés por sus aplicaciones tecnológicas en celdas de combustible, en convertidores catalíticos y para la conversión de CO en CO2, entre otras. Depositadas sobre soportes óxidos como rutilo TiO2 juegan un rol importante en el diseño de catalizadores modelo en catálisis heterogénea. En este trabajo estudiamos la estructura y energética de clústeres de Pt13 depositados sobre TiO2(110) en vistas a la reacción de CO a CO2 mediada por este sistema. Utilizamos el código VASP [1] que realiza cálculos ab initio basados en la teoría de la funcional densidad (DFT) corrigiendo las interacciones coulombianas a través de la contribución de Hubbard (DFT+U). Estudios previos utilizando esta metodología nos permitieron determinar las configuraciones de equilibrio de los clústeres aislados, los cuales experimentan una fuerte re-estructuración respecto de las configuraciones más compactas y simétricas, octaédricas e icosaédricas [2,3]. En este trabajo examinamos el sistema Pt13-rutilo para caracterizar la interacción cluster/sustrato para el caso de la superficie reducida previamente estudiada en relación al sistema Pt4-rutilo. Determinamos las geometrías de equilibrio, energías de adsorción, efectos de transferencia de carga y densidad electrónica de estados. Encontramos que al depositar un cluster de Pt13 octaédrico sobre la superficie de rutilo éste se deforma fuertemente adoptando una estructura en forma de capas, similar a la que adopta el cluster libre; de esta manera el cluster se oxida, logra incrementar la interacción con la superficie y se da lugar a una alta energía de adsorción. Luego estudiamos la adsorción de CO sobre el cluster de Pt, investigando los sitios más óptimos para la adsorción de esta molécula, y analizando la posible oxidación del CO por un oxígeno de la superficie. [1] G. Kresse, J. Furthmüller, Comput. Mater. Sci. 6 (1) (1996) 15-50. [2] A. S. Maldonado, G. F. Cabeza, and S. B. Ramos. Journal of Physics and Chemistry of Solids 131 (2019) 131-138. [3] A. S. Maldonado, G. F. Cabeza, and S. B. Ramos. Topics in Catalysis 62 (2019) 989-1003.