Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2023 |
| Autor(a) principal: |
Morais, Wesley Oliveira |
| Orientador(a): |
Piotrowski, Maurício Jeomar |
| Banca de defesa: |
Não Informado pela instituição |
| Tipo de documento: |
Dissertação
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Pelotas
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Física
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: |
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| Área do conhecimento CNPq: |
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| Link de acesso: |
http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14551
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Resumo: |
Nessa dissertação de mestrado relatamos um estudo teórico sobre a interação de átomos de metais de transição (MT = Co, Ni, Rh, Pd, Ir e Pt) com materiais bidimensionais (2D) baseados no grafeno, usando o grafeno (pristine - GP e com monovacância - GMV) e nitreto de boro hexagonal (h-BN, do inglês hexagonal Boron Nitride) via Teoria do Funcional da Densidade (DFT, do inglês Density Functional Theory). Foram considerados o conjunto de MTs que determinaram indicadores teóricos para os melhores candidatos a catalisadores de átomo único (SACs, do inglês Single Atom Catalysts), constituindo uma amostragem das três séries de metais de transição dos grupos 8 e 9 da tabela periódica, que fazem parte de um seleto grupo altamente empregado em estudos teóricos e experimentais, com inúmeras aplicações, em decorrência da camada d não preenchida. Na primeira etapa do estudo calculamos as principais propriedades dos substratos e MTs isoladamente que concordaram com a literatura e serviram para confirmar a metodologia adotada. Na remoção de um átomo de carbono do GP obtivemos um suporte (GMV) mais reativo ao mesmo tempo que a parte estrutural se manteve minimamente alterada. Os sistemas Co/GP, Co/h-BN e Co/GMV garantiram uma caracterização inicial dos substratos e tendências de adsorção do átomo metálico em cada substrato, como a escolha por um tamanho de substrato 6x6x1 células unitárias. Encontramos que os MTs adsorvidos em GP com maior (menor) ocupação dos estados d têm sítio preferência bridge (hollow) que exibem um caráter mais reativo. Esse é o caso dos sistemas mais estáveis Co/GP, Ni/GP e Rh/GP com adsorção em sítio hollow e Pd/GP, Ir/GP e Pt/GP em sítio bridge. Já a preferência de adsorção pelo sítio top sobre nitrogênio (N) do substrato h-BN é atribuída em razão dos orbitais p perpendiculares ao plano estarem vazios em boro (B) e ocupados por dois elétrons no N. No caso do substrato de GMV, os MTs satisfazem as ligações ausentes do átomo faltante de carbono (C) do grafeno e incorporam na vacância. O momento magnético total na aplicação dos três substratos apresentou comportamento semelhante, onde identificamos a relação com o preenchimento dos estados d, sendo não nulo (nulo) para aqueles MTs com menor (maior) ocupação. As propriedades energéticas e estruturais dos sistemas mais estáveis, olhando para o MTs/GP e MTs/h-BN, apresentaram maior interação, no que diz respeito às energias de adsorção e distorção para aplicações em SACs quando o ródio (Rh) é adsorvido. Na incorporação dos MTs em GMV, a interação é mais facilmente estabelecida para irídio (Ir) e Rh, ao mesmo tempo que perdem mais estabilidade. A maior interação acompanhada da magnitude mais alta da energia de adsorção e perda de estabilidade é associada ao substrato de GMV por ser mais reativo. Em todos esses sistemas os suportes não sofreram significativas distorções estruturais. As propriedades eletrônicas revelaram os mecanismos de estabilidade dos substratos devido a adsorção e que nos sistemas MTs/GP, MTs/h-BN e MTs/GMV o Rh está dentro do grupo de MTs que exibiram menor diminuição dos estados ligantes. A maior transferência de carga e hibridização dos orbitais confirmam o GMV como melhor substrato para aplicações em SACs. |
