Adsorción de hidrógeno sobre grafeno sustituido con metales de transición

C.A. CASTRO GIRALDO; I. ARELLANO RAMIREZ; S. AMAYA RONCANCIO; A.V. GIL REBAZA

Cauca

Congreso; XXIX Congreso Nacional de Física; 2022

En el presente trabajo se estudia el proceso de adsorción de H2 sobre grafeno sustituido con átomos metálicos de transición V,Cu,Fe,Mn,Ni y Cr empleando métodos computacionales basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT). La lámina de grafeno fue simulada usando una supercelda 5x5x1 generada mediante el modelo de slab periódico con 50 posiciones atómicas donde 49 fueron ocupadas por átomos de carbono y la restante por los átomos metálicos mencionados anteriormente.El método de campo autoconsistente (SCF) se utilizó como solución a las ecuaciones de Kohn-Sham con la aproximación de gradiente generalizado (GGA) para obtener una buena aproximación de intercambio-correlación.Se optimizaron los parámetros de mínima energía para ecutwfc, ecutrho, el número de puntosK, parámetro de red y se hizo una relajación geométrica a volumen variable correspondiente a cada estructura, así como el tamaño de vacío óptimo del grafeno. Para cada material se utilizó un pseudopotencial ultrasuave (USPP) con un funcional de tipo PBE. Se estudió el comportamiento energético para 5 sitios diferentes de adsorción variando la distancia entre la molécula de hidrógeno y la superficie de grafeno con el metal sustituido donde se pudo observar en qué sitio y a qué distancia se encontraba la mínima energía. Lo anterior se hizo para la molécula de hidrógeno con su distancia de enlace vertical y horizontal al plano de la lámina de grafeno.Se hizo una comparación de los cálculos agregando el funcional nolocal rVV10 para tener encuenta las interacciones débiles de Van der Waals, además se consideró la polarización de spin para los metales de transición.