joana bustamante, john montoya | phd. silvia gonzález| ingeniería química
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Estudio DFT de la disociación de nitratos en superficies monometálicas y bimetálicas de Pd, Cu y Rh; con y sin defecto. Joana Bustamante, John Montoya | PhD. Silvia González| Ingeniería Química. Planteamiento del problema. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Joana Bustamante, John Montoya| PhD. Silvia González| Ingeniería Química
Estudio DFT de la disociación de nitratos
en superficies monometálicas y
bimetálicas de Pd, Cu y Rh; con y sin defecto.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA• El incremento masivo de las distintas
actividades humanas representa hoy en día la fuente de contaminación de los causes naturales y artificiales de agua.
Industrias
Agricultura
Residuos Urbanos
MODELACIÓN DE SUPERFICIES Y VISUALIZACION
Materials Studio 4.4 (Modelación de Superficies) VMD versión 1.8.7 (Visualización de Superficies)
MÉTODO COMPUTACIONAL
Los cálculos con DFT están siendo desarrollados usando el código computacional VASP (Vienna Ab initio Simmulation Package)
Las energías de intercambio y correlación están siendo estimadas usando la versión Perdew-Wang (PW91) de la Aproximación de Gradiente Generalizado (GGA, Generalized Gradient Approximation)
Parámetros computacionales
Energía de corte 415 eV.
K-POINTS : (3x3x1)
III. METODOLOGÍA
METODOLOGÍA
Espacio vacío 10Å
Slab periódico de 4 capas atómicas
Corte (100)3x3 x4capas36 átomos
Corte (110)3x2 x4capas24 átomos
Corte (111)3x3 x4capas36 átomos
Superficies con corte sin defecto
METODOLOGÍA• Superficies de corte con defecto
Espacio Vacío 12Å
Slab periódico de 3x1 x4 capas Atómicas
Corte (533)48 átomos
Corte (577)84 átomos
METODOLOGÍA
METODOLOGÍA
Posición top (Dos variaciones ) Posición bridge (Dos
variaciones )
METODOLOGÍA
Posiciones top-bridge-3fold-4fold
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)Hasta la actualidad se ha obtenido
diferentes resultados:Resultados
Disociación
Formación de NO2
Disociación Completa
Formación de NO
Desorción
Completa de la Molécula de NO3
Adsorción
Átomos de Oxigeno
Na
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
Distancias
N-O O-Na N-Cu
1,21 1,74 1,75
1,21
1,74
Parámetros Iniciales
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
MONOMETÁLICOS CON SUPERFICIE SIN DEFECTO
Nombre
Descripción
N-O1
N-O2 N-O3N-Cu
Energía
Cu100bri1
Desorción
1,26 1,27 1,31 3,19 -1,047
Cu110bri1
Desorción
1,26 1,26 1,32 2,87 -0,978
Cu110top1
Desorción
1.24 1.27 1.33 2,93 -0,767
Pd100bri1
Adsorción
1.23 1.27 3.34 0.85 -16,19
Rh100bri2
Adsorción
1.22 1.34 3.46 0.87 -13,55
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
Nombre
N-O1
N-O2
N-O3
Energía
Pd100_top1
1,27
1,383,65
-1.83
Pd100_top2
1,25
1,273,66
-1.83
Pd110_top2
1,26
1,293,65
-2.02
NombreN-O1
N-O2N-O3
Energía
Rh100bri1
1,27
1,3 4,53 -2.75
Rh100_top2
1,22
2,91 3,25 -4.32
Rh110_top1
1,18
4,04 4,06 -4.45
Rh110_top2
1,23
3,05 3,12 -2.56
Rh111_bri1
1,24
1,35 3,25 -2.74
Rh111_bri2
1,25
1,34 3,2 -3.15
Rh111_top1
1,24
4,04 4,09 -3.75
Rh111_top2
1,3 3,61 4,35 -3.45
Nombre
N-O1
N-O2
N-O3
Energìa
Cu100_top1
1,29
1,27 3,95 -2,27
Cu110_bri2
1,25
1,32 3,9 -2,29
Cu111_bri2
1,26
1,29 3,39 -1,48
Cu111_top1
1,26
1,29 3,5 -1,42
Cu111_top2
1,17
2,26 2,31 -0,53
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
BIMETÁLICOS CON SUPERFICIE SIN DEFECTO
NombreN-O1
N-O2
N-O3
Energia
pd100top1_1cu_b
3,15
1,251,28
-1,79
7
pd100top1_1cu_c
3,87
1,251,28
-1,90
5
Nombre N-O1 N-O2N-O3
Energia
Rh111top1_1cu
4,51 1,27 1,27-
2,621336
Rh111top1_2cu
1,26 1,31 4,17-
2,717653
Rh111top1_3cu
4,66 1,26 1,29-
2,315962
Rh111top1_4cu
3,84 1,26 1,29-
2,30285
Nombre N-O1 N-O2 N-O3Energ
ia
rh111top2_1cu
1,3 3,89 1,26-
2,484118
rh111top2_2cu
1,26 3,94 1,28-
2,314304
rh111top2_3cu
1,26 3,88 1,28-
2,185717
rh111top2_4cu
1,29 4,64 1,26-
2,567588
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
Nombre Pd - O1
Pd - O2
Pd - O3
Pd - N
N - O1
N - O2
N - O3
Na - O1
Na - O2
Na – Pd
pd100nano3top1_1c
u_b1,89 2,94 2,19 2,07 3,15 1,25 1,28 2,21 2,3 3,17
2,21
1,25
3,15
1,28
1,89
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
Monometálicos superficies con defectos Nombre
N-O1
N-O2
N-O3
Energía
cu533_bri1
3.83 1.28 1.29 -1.8
cu533_bri1
3.83 1.28 1.29 -1.8
cu577_3fold
1.21 3.53 2.49 -2.11
cu577_top3
1.26 4.09 1.3 -2.58Nombre
N-O1
N-O2
N-O3
Energía
pd533_4f 1.22 3.82 3.53 -1.91pd533_br
i21.3 3.31 1.28 -1.75
pd533_top2
2.98 1.25 1.26 -1.86
pd577_3f_2
1.25 1.25 3.14 -1.28
pd577_top2
1.26 1.3 4.25 -1.54
Nombre N-O1 N-O2 N-O3Energí
arh533_4f 1.37 2.04 1.24 -1.42
rh533_bri2
4.17 1.26 1.27 -2,99
rh533_top1
1.26 2.92 1.3 -3.16
rh533_top2
2.74 1.22 2.7 -3.07
rh577_3f_3
1.25 4.9 3.67 -4.17
rh577_bri1
1.24 1.35 3.25 -2.66
rh577_top1
1.27 2.7 1.23 -2.46
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
1,21
2,49
3,531,85
2,2
Cu577_nano3_3fold
Nombre
N-O1 N-O2
N-O3 O1-Na
O2-Na
O1-Rh
O2-Rh
O3-Rh
N-Rh Eads
cu577_3f_3
1.25 4.9 3.67 2.4 2.31 2.99 1.97 2.03 2.04 -4.17
RESULTADOS (HASTA EL MOMENTO)
Cu@Pd, superficie (100)
Cu superficie 577 _3 fold
CONCLUSIONES Como han mencionado algunas bibliografías, la disociación de
los nitratos no es muy favorable en las superficies monometálicas, por lo que se consiguió una disociación parcial del nitrato, que era la disociación de sodio y oxígeno, y en el mejor de los casos, pero mínimamente, la formación de NO.
Se obtuvieron resultados más favorables en las superficies monometálicas con defecto, lo cual es más conveniente ya que en la experimentación se utilizan este tipo de superficies.
Los resultados bimetálicos hasta ahora no son muy favorables, se pudo obtener una disociación parcial del nitrato en presencia de pocos átomos de cobre, porque al contrario al haber un exceso de átomos lo que obtenemos es la desorción de la molécula de nitrato lo cual indica que es necesario de un soporte para que se pueda dar la disociación completa
A FUTURO
• Optimizar la disociación de nitratos mediante soportes como Alúmina, carbón activo, rutilo entre otros.
• Utilizar Dinámica molecular para que nuestros sistemas sean más reales .
• Utilizar nanoparticulas para entrar a la era nanotecnológica
• Gota a gota el agua se agota