SEMINARIOS IQFR: "Estructura de vacantes de oxígeno en el óxido de cerio reducible y función catalíticauna perspectiva teórica del papel de la localización del exceso de carga "

Programa del Ciclo de Seminarios del IQFR 2014

          
      

Seminario de M. Verónica Ganduglia-Pirovano


Instituto de Catálisis y Petroleoquímica-CSIC




"Estructura de vacantes de oxígeno en el óxido de cerio reducible y función catalíticauna perspectiva teórica del papel de la localización del exceso de carga

"



                     Viernes 6 de junio del 2014
                    Aula 300 a las 10:30 h
                     IQFR-CSIC

Resumen:


Las superficies del óxido de cerio (CeO2, ceria) son importantes para muchas aplicaciones, especialmente catálisis. La importancia depende en gran medida de su fácil reducibilidad (Ce4+Ce3+) y la capacidad asociada de liberar oxígeno. Sin embargo, si las vacantes están en sitios superficiales o subsuperficiales y si se atraen o se repelen, todavía está bajo discusión. Con este fin, aplicamos la teoría funcional de la densidad (DFT) con el método DFT+U para estudiar la superficie CeO2(111) reducida. Combinando las simulaciones DFT+U [1] con imágenes de STM y espectroscopía [2], predecimos y confirmamos que las vacantes de oxígeno son propensas a rodearse de iones Ce4+en lugar de Ce3+como se aceptaba previamente. Además, combinamos DFT+U con termodinámica estadística y mostramos que bajo un amplio rango de condiciones reductores, una estructura (22) de vacantes subsuperficiales es estable [3], brindando apoyo a recientes resultados experimentales. Las relajaciones de la red inducidas por los defectos se utilizan para explicar los resultados. 

Además, como la capacidad de ceria para estabilizar estados reducidosacomodando los electrones en estados f muy localizados, afecta positivamente la actividad catalítica de los sistemas basados en ceria, se discute brevemente con los ejemplos de catalizadores VOx/ceria [4] y Nix/ceria [5]. Los primeros son particularmente activos para reacciones de oxidación, tales como la oxidación del metanol a formaldehído CH3OH+ ½ O2CH2O+H2O y los últimos para la reacción de desplazamiento del gas de agua para la producción de hidrógeno CO+H2OCO2+H2.







Referencias:

  

1. M. V. Ganduglia-Pirovano, J. L. F. Da Silva, J. Sauer, Phys. Rev. Lett. 102 (2009), 026101.

  
2. J. F. Jerratsch, X. Shao, N. Nilius, H-J Freund, C. Popa, M. V. Ganduglia-Pirovano, J. Sauer, Phys. Rev. Lett. 106 (2011), 246801.

  
3. G. Murgida, M. V. Ganduglia-Pirovano, Phys. Rev. Lett. 110 (2013), 246101.

  
4. M. V. Ganduglia-Pirovano, C. Popa, J. Sauer, H. Abbott, A. Uhl, M. Baron, D. Stacchiola, O. Bodarchuk, S. Shaikhutdinov, H.-J. Freund, J. Am. Chem. Soc. 132 (2010), 2345-2349.

  
5. J. Carrasco, L. Barrio, P. Liu, J. A. Rodriguez, M. V. Ganduglia-Pirovano, J. Phys. Chem. C 117 (2013), 8241-8250.



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Fuente:
www.iqfr.csic.es