Estudio teórico de la reducción del N₂O sobre nanopartículas de Pt₈ y Pt₈O, empleando teoría de funcionales de la densidad (DFT) Pubblico Deposited
This thesis presents a theoretical study on the conditions favoring the dissociation of the nitrous oxide molecule. The platinum nanoparticles consisting of 8 atoms were used in basal state and also in the first excited states. The study was performed using Density Functional Theory implemented in ADF program. In the first stage of the research, Pt nanoparticle structures were optimized to find a more stable structure. The nitrous oxide molecule was also optimized to determine its parameters, and their determination was carried out using the ADF program mentioned above, with triple-zeta double polarization functions, the PBE exchange-correlation functional and generalized gradient approximation, GGA. In addition, relativistic effects with ZORA approximation were included. The most stable structure established has no degeneration with other geometries or other spin multiplicities. In the second stage, nitrous oxide interactions were studied on different nanoparticle sites. Furthermore, different multiplicities and approximation modes were tested as well. The results obtained in the approximations of the moleculePt8were few reactive sites. The interactions that favored the reaction were approximations to the bonds. Since the multiplicity was also important, activation was performed for different multiplicity values. In the third and last stage of this research, due to very few reactive sites established in the second stage, the Pt nanoparticle was doped with oxygen to improve its yield. The optimization of its geometry was again performed and subsequently, the study on interactions was carried out to characterize the reactive sites. Better results were thus obtained, and the number of active sites for different multiplicities increased. The most active interactions were achieved with direct approximations of the N₂O by the O atom towards the Pt₈O nanoparticle atoms.
Esta tesis presenta un estudio teórico de las condiciones en las que se favorece la disociación de la molécula del óxido nitroso. Se usaron nanopartículas de platino de ocho átomos, en estado basal y también en los primeros estados excitados. El estudio se realizó con la Teoría de Funcionales de la Densidad, implementada en el programa ADF. En una primera etapa del desarrollo del trabajo se optimizaron estructuras de la nanopartícula de Pt, con el fin de encontrar una estructura más estable. También se optimizó la molécula de óxido nitroso, para determinar sus parámetros. La determinación de estos parámetros se realizó usando el programa antes mencionado, con funciones de base triple zeta y de doble polarización, con el funcional para el intercambio y correlación PBE y la aproximación de gradiente generalizado GGA. Además se incluyen los efectos relativistas con la aproximación ZORA. La estructura más estable determinada no tiene degeneración con las otras geometrías ni con otras multiplicidades de espín. En la segunda etapa se realizó el estudio de las interacciones del óxido nitroso, sobre distintos sitios de la nanopartícula. Probando además distintas multiplicidades y diferentes modos de acercamientos. En los resultados obtenidos en las aproximaciones del óxido a la partícula Pt8 se obtuvieron pocos sitios. Las interacciones más favorables para la reacción fueron acercamientos a enlaces. La multiplicidad también fue importante, la activación se realizó para distintos valores de ésta. En una tercera y última etapa de este trabajo, debido a los poco sitios reactivos determinados en la segunda parte, se dopó con oxígeno a la nanopartícula de platino con el fin de mejorar su rendimiento. Se realizó nuevamente la optimización de su geometría y posteriormente, se hizo el estudio de las interacciones, para caracterizar los sitios reactivos. Los resultados obtenidos fueron mejores, aumentó el número de sitios activos, para diferentes multiplicidades. Las interacciones más activas se lograron acercando N₂O por el átomo de O hacia los átomos de la nanopartícula de Pt₈O.
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