Investigação ab initio dos mecanismos de formação de nanoligas core-shell com platina e metais de transição dos períodos 3d, 4d e 5d

• Autor(a) principal: Justo, Stella Granatto
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-16012018-101637/
• topic: Core-Shell; Core-shell; DFT; DFT; Metal de Transição; Nanoalloys; Nanoligas; Platina; Platinum; Transition Metal

Nanoligas bimetálicas têm atraído a atenção de pesquisadores nas últimas décadas devido a possibilidade de ajustar suas propriedades físico-químicas, tais como propriedades elétricas, ópticas, magnéticas e de reatividade, por meio da variação do número de átomos, da composição química e do formato geométrico. As nanoligas bimetálicas que combinam Pt com outros metais são especificamente interessantes na área de catálise heterogênea, devido a possibilidade de se obter materiais com propriedades distintas de seus respectivos sistemas unários no que se refere ao surgimento ou aumento da atividade catalítica, à seletividade e, muitas vezes, ao preço reduzido. Esse trabalho tem como objetivo investigar as propriedades estruturais, energéticas, eletrônicas e de estabilidade de nanoligas bimetálicas core-shell de 55 átomos que combinam Pt com metais de transição (MT) pertencentes às séries de transição 3d, 4d e 5d dos grupos de Fe a Zn. Esses sistemas foram estudados utilizando cálculos de primeiros princípios (ab initio) baseados na teoria do funcional da densidade, tal como implementada no código computacional VASP (Vienna Ab initio Simulation Package). As nanoligas putativas de mínimo global energético (pGMC) de composição Pt13MT42 e Pt42MT13 calculadas nesse estudo apresentaram características particulares quanto à geometria e ao arranjo das espécies metálicas na nanoliga. Ao que diz respeito aos arranjos core-shell, foram observados dois arranjos em que a fica Pt no caroço (Pt13Ag42 e Pt13 Au42) e sete arranjos em que a Pt fica na superfície (Pt42Fe13, Pt42Co13, Pt42Ni13, Pt42Cu13, Pt42Ru13, Pt42Rh13 e Pt42Os13). Os mecanismos que levam à formação destas e das demais nanoligas pGMC foram investigados com base em três fatores: raio atômico, energia de superfície e cargas de Bader. Verificou-se que raio e a energia de superfície competem como fator determinante pelas posições preferenciais de cada espécie metálica na nanoliga. Nos casos em que houve divergência, o raio apresentou-se como o fator de maior importância, entretanto, quando o raio das espécies são muitos próximos, a energia de superfície exerce um papel de maior importância. A partir da análise de cargas de Bader, observou-se ocorrência de transferência de carga da região do caroço para a região da superfície para a maioria das nanoligas. No mais, observou-se que as nanoligas core-shell contam com atração coulômbica de maior magnitude do que as demais nanoligas pGMC, como resultado de altas cargas de sinal oposto em cada uma das regiões.