A influência dos elementos da primeira série de transição nas propriedades eletrônicas de aglomerados de paládio: um estudo baseado na Teoria do Funcional de Densidade (TFD)
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Data de Publicação: | 2015 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15795 |
Resumo: | In the area of catalysis, interactions of small molecules such as H2, N2, O2, CO, NO etc. with metal clusters, have in their chemical adsorption key step in the catalytic activities. Palladium is among the most used metals in catalysts used in many heterogeneous catalytic processes. In this present work was carried out a series of calculations based on Density Functional Theory (DFT or DFT) employing the BP86 method / LANL2DZ / 6-311 + G (d, p) to study the adsorption of NO molecule was used as prototype to interact on the molecular clusters and pure palladium doped with transition metals of the first transition series (Pd3M and Pd9M). In this context, the scope of this study was to: (i) information about possible structural and electronic changes in palladium clusters when doped with the first series of transition metals (TM), (ii) to study the changes in the atom's behavior palladium in their respective pure clusters, compared to clusters doped with transition metals of the first series, (iii) to seek possible patterns of influence of MT in the properties of palladium clusters (eg energies of the frontier orbitals, giving electronic transfers and retrodoação, spin densities, orbital hybridizations responsible for links with adsorbents molecules etc). After performing the calculations based on DFT, the results show that, for the study of clusters containing four atoms was obtained direct correlation between the charge acquired by the metal M in the metal cluster and molecular orbital LUMO frontier calculated for Pd3M. This direct correlation does not hold when the palladium cluster size is increased from four to ten ring atoms. The adsorption energy made by the NO molecule correlates well with the LUMO energy regardless of the number of atoms and the geometry of the cluster and the nature of the dopant metal. The NO molecule adsorbs more favorably in Bridge mode, regardless of which metal is doping the Pd9M cluster. However, for the cluster Pd3M the adsorption mode depend on the nature of the dopant metal. The change in geometry and number of palladium atoms in the cluster causes changes in mood and energy of adsorption of NO adsorbent molecule. A further investigation to find other possible correlations between the properties of the first series metals and doped with palladium clusters them |
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In this present work was carried out a series of calculations based on Density Functional Theory (DFT or DFT) employing the BP86 method / LANL2DZ / 6-311 + G (d, p) to study the adsorption of NO molecule was used as prototype to interact on the molecular clusters and pure palladium doped with transition metals of the first transition series (Pd3M and Pd9M). In this context, the scope of this study was to: (i) information about possible structural and electronic changes in palladium clusters when doped with the first series of transition metals (TM), (ii) to study the changes in the atom's behavior palladium in their respective pure clusters, compared to clusters doped with transition metals of the first series, (iii) to seek possible patterns of influence of MT in the properties of palladium clusters (eg energies of the frontier orbitals, giving electronic transfers and retrodoação, spin densities, orbital hybridizations responsible for links with adsorbents molecules etc). After performing the calculations based on DFT, the results show that, for the study of clusters containing four atoms was obtained direct correlation between the charge acquired by the metal M in the metal cluster and molecular orbital LUMO frontier calculated for Pd3M. This direct correlation does not hold when the palladium cluster size is increased from four to ten ring atoms. The adsorption energy made by the NO molecule correlates well with the LUMO energy regardless of the number of atoms and the geometry of the cluster and the nature of the dopant metal. The NO molecule adsorbs more favorably in Bridge mode, regardless of which metal is doping the Pd9M cluster. However, for the cluster Pd3M the adsorption mode depend on the nature of the dopant metal. The change in geometry and number of palladium atoms in the cluster causes changes in mood and energy of adsorption of NO adsorbent molecule. A further investigation to find other possible correlations between the properties of the first series metals and doped with palladium clusters themNa área da catálise, interações de moléculas pequenas como H2,N2,O2, CO, NO etc, com aglomerados metálicos, têm nas suas adsorções químicas etapa fundamental nas atividades catalíticas. O paládio está entre os metais mais empregados em catalisadores usados em muitos processos catalíticos heterogêneos. Neste presente trabalho foi realizada uma série de cálculos baseado na Teoria do Funcional de Densidade (TFD ou DFT) empregando o método BP86/LANL2DZ/6-311+G(d,p) para estudar a adsorção da molécula NO que foi utilizada como protótipo molecular para interagir sobre aglomerados de paládio puros e dopados com metais de transição da primeira série de transição (Pd3M e Pd9M). Neste contexto, o escopo deste trabalho foi: (i) obter informações a respeito das possíveis alterações estruturais e eletrônicas ocorridas em aglomerados de paládio quando dopados com metais da primeira série de transição (MT), (ii) estudar as alterações no comportamento do átomo de paládio, nos seus respectivos aglomerados puros, frente aos aglomerados dopados com metais de transição da primeira série,(iii) buscar possíveis padrões de influência dos MT nas propriedades de aglomerados de paládio (ex: energias dos orbitais de fronteira, transferências eletrônicas de doação e retrodoação, densidades de spin, hibridizações dos orbitais responsáveis pelas ligações com moléculas adsorventes etc). Após a realização dos cálculos baseados na DFT, os resultados mostram que, para o estudo sobre os aglomerados contendo quatro átomos, foi obtida correlação direta entre a carga adquirida pelo metal M dentro do aglomerado metálico e os orbitais moleculares de fronteira LUMO calculados para Pd3M. Esta correlação direta não se mantém quando o tamanho do aglomerado de paládio é aumento de quatro para dez átomos. A energia de adsorção apresentada pela molécula de NO apresenta boa correlação com a energia do LUMO, independentemente do número de átomos e da geometria do aglomerado e da natureza do metal dopante. A molécula de NO adsorve mais favoravelmente no modo Bridge, independentemente de qual metal está dopando o aglomerado de Pd9M. Entretanto, para o aglomerado de Pd3M, o modo de adsorção dependerá da natureza do metal dopante. A mudança na geometria e no número de átomos de paládio existentes no aglomerado provoca mudanças no modo e na energia de adsorção da molécula de NO adsorvente. Uma investigação mais aprofundada deve encontrar outras possíveis correlações entre propriedades dos metais da primeira série e aglomerados de paládio dopados com os mesmosSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T19:03:16Z No. of bitstreams: 1 Ricardo de Almeida.pdf: 1377997 bytes, checksum: ce1c69ceb2a42ebe48bec68d5ffe1762 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T19:03:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo de Almeida.pdf: 1377997 bytes, checksum: ce1c69ceb2a42ebe48bec68d5ffe1762 (MD5) Previous issue date: 2015-02-11Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de QuímicaDFTpd Clustersfirst-row transitionab InitioDFTaglomerado de paládioprimeira série de transiçãoab initioCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALA influência dos elementos da primeira série de transição nas propriedades eletrônicas de aglomerados de paládio: um estudo baseado na Teoria do Funcional de Densidade (TFD)The influence of the elements of the first row transition series at the electronic properties of palladium clusters: a study based on Density Functional Theory (DFT)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALRicardo de Almeida.pdfapplication/pdf1377997http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/15795/1/Ricardo+de+Almeida.pdfce1c69ceb2a42ebe48bec68d5ffe1762MD511/157952024-02-27 14:47:39.588oai:www.bdtd.uerj.br:1/15795Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:47:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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