Estudio teórico de la oxidación de CO con O2 usando catalizadores de Au-Pd y Au-Pt

Abstract

En el presente estudio se realizaron cálculos con base en la Teoría del Funcional de la Densidad Electrónica (DFT) con la aproximación B3PW91/LANL2DZ para optimizar los sistemas monometálicos y bimetálicos Au9, Au8Pd, Au8Pt, AuPd8, AuPt8, Pd9 y Pt9. Los materiales fueron teóricamente evaluados como catalizadores para la oxidación de monóxido de carbono (CO) y se determinó el sistema más favorable para la adsorción de esta molécula. La sustitución de átomos de Pt y Pd por átomos de Au en los nonámeros generó un cambio en la estructura tridimensional del sistema. El análisis de reactividad global mostró que el clúster más reactivo es 𝑃𝑡9, seguido por 𝐴𝑢𝑃𝑡8. Los índices de Fukui identificaron los sitios más susceptibles para un ataque nucleofílico de ambos clústeres. La adsorción de CO generó una cascada de oxidación que liberó ~4,5 eV, indicando que la reacción es altamente exotérmica y exergónica. Los clústeres 𝐴𝑢𝑃𝑡8 y 𝑃𝑡9 mostraron los valores más bajos de energía de activación de la etapa determinante del mecanismo. En general, la sustitución de un átomo de platino (o paladio) por un átomo de oro no afecta la reactividad de los nonámeros y, por tanto, se infiere que el clúster 𝐴𝑢𝑃𝑡8 podría ser un catalizador promisorio en la oxidación de CO.