Adsorción de móleculas diatómicas sobre superficies de carbonos tipo grafeno
Abstract
RESUMEN: El proceso de adsorción de especies diatómicas sobre una superficie de carbono, es un
proceso de importancia industrial, ya que la autocombustión, en el caso de la adsorción de
oxígeno molecular, que se pueda generar en estos sistemas genera grandes pérdidas en este
campo.
Este proceso tiene involucrada la participación de las estructuras cíclicas de carbono que
forman la superficie y que interactúan con las especies adsorbidas. Por lo tanto, conocer las
propiedades estructurales y energéticas de la superficie y las principales interacciones que se
generan con las especies adsorbidas, es un objetivo de gran valor para tratar de comprender e
impedir que se produzcan procesos como la autocombustión.
En este estudio teórico, desarrollado dentro del marco de la Teoría de Funcionales de la
Densidad, DFT, se pretende dar los primeros pasos hacia la comprensión de la interacción de
moléculas diatómicas sobre modelos de superficie de carbón. El primer paso de este trabajo
consiste en la validación de un modelo representativo de la superficie para posteriormente
sobre él, estudiar la interacción con O2, N2 y CO. Los modelos de simulación son clusters de
tipo grafeno, con un patrón de crecimiento zig-zag de capa simple, en los cuales los sitios
activos son representados por centros radicalarios ubicados en el borde superior de la
estructura. La selección del modelo representativo se llevará a cabo mediante la
determinación del potencial químico y sus relaciones; además de las energías de cohesión de
las estructuras estudiadas... ABSTRACT: The adsorption process of diatomic molecules on carbon surface is a process of industrial
importance. The self-combustion, in the case of adsorption of molecular oxygen, can produce
big losses in the mining coal industry.
This adsorption process involves the interaction between the fused carbon ring of the surface
and the adsorbed species. Therefore, the study of structural and energetic properties of the
surface and the main interactions with the adsorbed species is a valuable objective in to
understand and to prevent processes such as self-combustion.
Taking into account, a theoretical study, within the framework of density functional theory,
DFT, was developed. Validation of a graphene-like carbon cluster through electronic and
energetic properties was made. The reactivity sites in the cluster were simulated by radical
centers in the upper site of the model and hydrogen atoms were used as dangling bonds in the
other unsaturated sites.
Finally, the adsorption of O2, N2 and CO on cluster model was investigated. Three different
ways of adsorption, parallel, perpendicular and transverse to the plane of the surface, were
analyzed. The adsorption energies, structural and electronic population modifications of the
system were determined.
