Estudio de las propiedades de adsorción de un sistema formado por Grafeno + Semifullereno (C₃₀) decorado con diferentes metales

Abstract

Utilizando la teoría del funcional de la densidad (DFT) y el formalismo del pseudopotencial, se realizaron cálculos computacionales ab initio para estudiar un sistema formado por un semifullereno (C₃₀) y una hoja de grafeno (5,5) con vacancias, así como también, predecir las propiedades catalíticas en la adsorción de moléculas contaminantes: O, CO₂, CH₄ y O₃ cuando el sistema es decorado con diferentes metales (Li, Ti y Pt). Se consideraron dos configuraciones para el sistema, el semifullereno interactuando con el grafeno con una base hexagonal y la otra con base pentagonal. Encontramos que en las dos configuraciones propuestas el semifullereno se adsorbe a la hoja de grafeno con vacancias. Además, en ambas configuraciones: grafeno+C₃₀penta y grafeno+C₃₀hexa, el semifullereno se pudo decorar con un átomo de los metales de Li, Ti y Pt. Así, obtuvimos diferentes superficies, las cuales están formadas por una hoja de grafeno y semifullereno decorado con un metal (grafeno+C₃₀M), el metal funciona como catalizador en la adsorción de las diferentes moléculas contaminantes. Encontramos que la adsorción de las moléculas depende de la forma de la base del semifullereno y del metal. Tenemos que el CO se adsorbe cuando la superficie con base pentagonal esta dopada con Ti y cuando la superficie base hexagonal esta dopada con Pt. En ambos casos el CO se adsorbe sin disociación. El CO₂ se adsorbe en ambas superficies cuando están dopadas con Li, la adsorción también ocurre sin disociación de la molécula. El O₃ se adsorbe en todas las configuraciones de la superficie. Se observa que cuando la superficie está dopada con Pt ó Ti, el O₃ se disocia en un átomo de O y una molécula de O₂. El CH₄ no se adsorbe en ningún caso.