Adsorción y oxidación de monóxido de carbono en una lamina de ß-grafino: Estudio teórico

Abstract

RESUMEN En este trabajo se presenta un estudio, basado en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), de la adsorción y oxidación de CO sobre un catalizador libre de platino constituido por una lámina de grafino, como potencial catalizador de celdas de combustible. El Grafino es un nuevo alótropo del carbono, su estructura es bidimensional y está constituido por una monocapa de átomos de carbono con hibridación sp-sp2. Dependiendo de las diferentes formas de insertar el triple enlace carbono-carbono se puede distinguir tres tipos de Grafino: alfa, beta y gamma Grafino. Se han estudiado las propiedades estructurales, energéticas, electrónicas y reactividad química frente a la adsorción y oxidación de monóxido de carbono de una lámina de β-Grafino. Se propone una posible ruta de reacción, mediante el mecanismo Eley-Rideal. Los cálculos fueron realizados usando DFT y se utilizó el funcional híbrido B3PW91 y la base 6-31 G para la optimización de los átomos de carbono y oxígeno, el estado de transición se obtuvo a partir del método QST2, además se calcularon las frecuencias vibracionales para confirmar el estado de transición y las coordenadas de reacción intrínsecas (IRC) para obtener el mecanismo de reacción. Todos los cálculos se realizaron según el formalismo del programa Gaussian09. Nuestros resultados indican que la coexistencia de carbonos con hibridación sp y sp2 en grafino promueve que átomos de carbono perciban características electropositivas lo que favorece la disociación de oxígeno y posterior oxidación de CO. El estudio de la reacción de oxidación a través del mecanismo Eley- Rideal demuestra que es un proceso concertado, exotérmico y espontaneo.