Investigación teórica de la interacción entre moléculas, nanoestructuras y superficies : Aplicaciones directas en catálisis heterogénea para el cuidado del medioambiente

• Autores: Moreno Yalet, Nahuel
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Ranea, Víctor Alejandro; Dammig Quiña, Pablo Leandro
• Materia: Química; DFT; Catálisis heterogenea; Superfcies; Clusters
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En la presente tesis se estudian diferentes materiales que interaccionan con pequeñas moléculas tóxicas con el propósito de generar aportes en el modelado teórico para el potencial uso en sensores y catalizadores para el cuidado del medioambiente. En los sistemas bajo estudio se utiliza la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) como está implementada en el código VASP (Vienna Ab initio Simulation Package). En los sistemas que lo requieren, se incluyen las interacciones de van der Waals en los cálculos. El primer sistema consiste en una superficie de un óxido metálico, V₂O₅(001), la cual se la hace interaccionar con cuatro óxidos (SO₂, NO₂, O₃, CO₂), tres moléculas con un lone pair (NH₃, PH₃, AsH₃) y tres moléculas con dos lone pair (H₂S, H₂Se, H₂Te). Luego, se estudia a la superficie limpia de V₂O₅(001) con Rh atómico preadsorbido y las moléculas CO, H₂S, PH₃, CO₂ y SO₂ como muestra de los grupos anteriormente estudiados. Para este último sistema, se hacen diagramas de densidad de estados (DOS) y diagrama de densidad parcial de estados (PDOS) para analizar el gap de energía y la contribución de los orbitales atómicos a las bandas de valencia y de conducción. En segundo lugar, se estudian cinco nanoclusters metálicos de ocho átomos: Ni₈, Pd₈, Cu₈, Cu₂Pd₆ y Cu₆Pd₂. Para cada cluster se calcula la energía de enlace, la densidad de estados, diferencia de densidad de carga, energía de ionización, afinidad electrónica y el momento magnético. Se estudia la adsorción y disociación de la molécula tóxica N-nitrosodimetilamina (ONN(CH₃)₂), NDMA por sus siglas en inglés, sobre un cluster de Ni₈. Se hacen cálculos de energía de activación para la disociación en fragmentos ON y N(CH₃)₂, y para la disociación en fragmentos O y NN(CH₃)₂. Por último, se estudia la adsorción y disociación de las moléculas H₂O, H₂S, H₂Se y H₂Te sobre la monocapa de Al₂C predicha mediante cálculos teóricos. Se calcula la energía de activación para la disociación parcial de las mencionadas moléculas y la densidad de estados para visualizar la variación del gap de energía.
Doctor en Ciencias Exactas, área Química
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas