Estudio ab initio de la adsorción de NO2 y SO2 sobre Cu/ZnO para aplicaciones en catalizadores

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Ing. Erika Camarillo Salazar

Resumen

Debido a la importancia de reducir la contaminación ambiental, especialmente NO2 y SO2, hemos estudiado la absorción de estos contaminantes para su eliminación en la atmósfera. Realizamos cálculos ab initio de la adsorción de NO2 y SO2 sobre cobre depositado en la superficie de óxido de zinc, se utilizó el paquete Quantum ESPRESSO que trabaja dentro del marco de la Teoría del Funcional de Densidad (DFT, por sus siglas en inglés density functional theory) con pseudopotenciales ultrasuaves para modelar la interacción electrón-ion. La energía de intercambio y correlación se trató mediante la aproximación del gradiente generalizado (GGA, por sus siglas en inglés) con la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). En este trabajo se realizó un estudio ab initio del material Oxido de Zinc (ZnO) en el volumen. Además se estudiaron diferentes sitios de adsorción para un átomo de cobre depositado sobre la superficie ZnO(0001)-2×2 utilizando un valor óptimo de puntos k de 3x3x1 y de la energía de corte de 50 Ry con lo que se optimizaron los sistemas estudiados para la superficie ZnO(0001)-2×2. Los parámetros optimizados del óxido de zinc en volumen son a=3.33 Å y c=5.42 Å los cuales están en buen acuerdo con valores experimentales de a=3.24 Å y c=5.19 Å. La estructura de bandas del ZnO indica que el material es semiconductor con un valor de banda prohibida calculado de 0.8 eV, el cual subestima el valor experimental de 3.3 eV. El valor de la banda prohibida se reduce al añadir el Cu. Posteriormente se estudió la adsorción de NO2 y SO2 sobre cobre depositado en la superficie ZnO(0001)-3×3 utilizando un valor óptimo de puntos k de 3x3x1 y de 50 Ry para la energía de corte. Varios sitios fueron probados para la adsorción de moléculas, se calcularon las propiedades electrónicas de las configuraciones más estables en donde los valores de las energías de adsorción muestran que la quimisorción tiene lugar para ambas moléculas.

ESTUDIO AB INITIO DE LA ADSORCION DE NO2 Y SO2 SOBRE Cu/ZnO PARA APLICACIONES EN CATALIZADORES


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