Computational modeling of transition metals carbides with relevant to nanotechnology and catalysis

• Autores: JuanJosé Piñero Vargas
• Directores de la Tesis: Francesc Viñes Solana (dir. tes.), Stefan T. Bromley (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Elizabeth Flórez Yepes (presid.), Pablo Gamallo Belmonte (secret.), Javier Carrasco Rodríguez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Teórica y Modelización Computacional/Theoretical Chemistry and Computational Modelling por la Universidad Autónoma de Madrid; la Universidad Complutense de Madrid; la Universidad de Barcelona; la Universidad de Cantabria; la Universidad de Extremadura; la Universidad de las Illes Balears; la Universidad de Murcia; la Universidad de Oviedo; la Universidad de Sevilla; la Universidad de Vigo; la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea; la Universidad Jaume I de Castellón y la Universitat de València (Estudi General)
• Materias:
  • Física
    • Química física
      • Catálisis
    • Física del estado sólido
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen

  • El treball realitzar en aquesta tesi es basa en l'estudi des del punt de vista teòric, emprant les tècniques de la Química Computacional, en l'estudi dels carburs de metalls de transició (TMCs) com a catalitzadors. Aquests materials han estat proposats com a candidats a substituir els catalitzadors que actualment s'utilitzen a la indústria que són de metalls nobles, molt més cars que els TMC i amb una abundància escassa a la terra.

    Els recents estudis duts a terme han presentat als TMCs com a bons candidats per dur a terme reaccions de dissociació d'hidrogen, reaccions d'hidrogenació, adsorció i dissociació de diòxid de carboni i monòxid de carboni i metà, entre d'altres. Aquestes reaccions són possibles a les propietats físiques i químiques que presenten aquests materials.

    Durant aquest treball, s'ha estudiat la dissociació d'hidrogen en set TMC diferents. Aquests TMC corresponen als metalls del grup IV,V, i una forma polimòrfica del carbur de molibdè (MoC). Els resultats han permès determinar que els TMC són bons candidats per dur aquesta reacció de dissociació. En el Carbur de Titani, (TiC) hem centrat els estudis, on els estudis computacionals s'han acompanyat amb estudis experimentals. Els nostres estudis computacionals han servit per entendre i explicar els resultats obtinguts als experiments. A més, en el TiC, també s'ha estudiat la dissociació de metà que també ha estat acompanyada d'experiments.

    D'altra banda, en aquesta tesi Doctoral també s'han estudiat diverses nanopartícules de TiC. En aquest treball, s'han investigat l'estabilitat de diferents mides de nanopartícules. Per algunes mides concretes de nanopartícules, es disposava d'espectres IR a la literatura. El nostre objectiu va ser trobar l'estructura de les nanopartícules que havien sigut caracteritzades amb aquests IR. Per això, s'ha dut a terme diferents estudis on s'eliminaven o quatre àtoms de C o un àtom de Ti de la nanopartícula estequiomètrica. En una primera etapa, s'ha buscat l'isòmer més estable energèticament d'aquests compostos, i en una segona etapa, s'han caracteritzat mitjançant l'espectroscòpia IR. La caracterització d'aquestes nanopartícules ha permès identificar l'estructura de les nanopartícules d'on s'havien aconseguit els espectres IR experimentals.

    Finalment, també s'ha estudiat l'adsorció d'hidrogen sobre nanopartícules de TiC estequiomètriques de diferents mides.