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