Absorción de móleculas diatómicas sobre superficies de carbonos tipo grafeno
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Fecha
2011
Autores
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
Nombre de Curso
Licencia CC
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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 02, 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.
Finalmente, se estudiará el proceso de adsorción de las moléculas diatómicas previamente enunciadas sobre el modelo de cluster, centrándonos en tres caminos de interacción, paralelo, perpendicular y transversal al plano de la superficie, evaluando las energías de adsorción, las modificaciones estructurales de la molécula adsorbida y la población electrónica de los centros reactivos de la superficie.
The adsorption process of diatornic rnolecules on carbon surface is a process of industrial irnportance. The self-cornbustion, in the case of adsorption of molecular oxygen, can produce big losses in the rnining 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 rnain interactions with the adsorbed species is a valuable objective in to understand and to prevent processes such as self-cornbustion. Taking into account, a theoretical study, within the frarnework of density functional theory, DFT, was developed. Validation of a graphene-like carbon cluster through electronic and energetic properties was rnade. The reactivity sites in the cluster were sirnulated by radical centers in the upper site of the rnodel and hydrogen atorns were used as dangling bonds in the other unsaturated si tes. Finally, the adsorption of 02, N2 and CO on cluster rnodel 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 rnodifications of the systern were determined.
The adsorption process of diatornic rnolecules on carbon surface is a process of industrial irnportance. The self-cornbustion, in the case of adsorption of molecular oxygen, can produce big losses in the rnining 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 rnain interactions with the adsorbed species is a valuable objective in to understand and to prevent processes such as self-cornbustion. Taking into account, a theoretical study, within the frarnework of density functional theory, DFT, was developed. Validation of a graphene-like carbon cluster through electronic and energetic properties was rnade. The reactivity sites in the cluster were sirnulated by radical centers in the upper site of the rnodel and hydrogen atorns were used as dangling bonds in the other unsaturated si tes. Finally, the adsorption of 02, N2 and CO on cluster rnodel 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 rnodifications of the systern were determined.
Notas
Tesis (Doctor en Fisicoquímica Molecular)
Palabras clave
Absorción Química, Química de Superficies