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dc.creatorBatista, Krys Elly de Araújo
dc.date.accessioned2024-05-13T12:32:38Z
dc.date.available2024-05-10
dc.date.available2024-05-13T12:32:38Z
dc.date.issued2020-06-26
dc.identifier.citationBATISTA, Krys Elly de Araújo. Estudo Computacional de Primeiros Princípios dos Efeitos de Ligantes nas Propriedades Estruturais, Energéticas e Eletrônicas de Nanoclusters e Nanoligas. 2020. 170 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12968
dc.description.abstractIn this thesis we performed a theoretical study based on density functional theory cal culations within van der Waals D3 corrections, in order to investigate the properties of molecular adsorption and effects of ligands in nanoclusters with 13 and 55 atoms and na noalloys with 55 atoms. First, we performed the molecular adsorption of CO2 on 13-atom TM nanoclusters (TM = Ru, Rh, Pd, Ag), where our results showed that the adsorption energy is more intense for metals from the beginning of the 4d series, increasing from Ru to Ag, except in the ICO (icosahedral) configuration. Furthermore, adsorption on these sys tems changed the geometry of the molecule, taking on an angular shape. In these cases, the adsorption process on clusters happens through the interaction mechanism namely chemisorption for angular CO2 and physisorption for linear CO2 . Thus, the activation of CO2 occurs only through chemisorption, in which the cluster transfers charge to the molecule, making it anionic, being proven by our analysis of Bader effective charge and vibrational frequency. To study the effect of ligand on these nanoclusters, we performed the adsorption of 6CO on five structural models for each system. Thus, we verify that there is a change stability, where the lowest energy configurations (LOW) are ICO, except for Ru. The change stability occurs due to the increase in the average bond length of the LOW configuration compared to the more stable configuration without a molecule, where the geometry of the nanocluster plays an important role in stabilization. In these systems, the C-TM interaction is more intense than the C-O interation, which makes the LOW configuration more stable. In addition, we verified that the stability change occurs with 3 (Ru13), 4 (Rh13), 2 (Pd13) and 4 (Ag13) CO molecules, where the adsorption energy re duces the intensity with the increase in number of ligands. Thus, the greater the number of ligands, the more stable the system will be, as there is a reduction in the number of active sites and consequently, it reduces the intensity of the adsorption energy. Finally, we performed the adsorption of CO, NO and H2 on larger systems (nanocluster and na noalloys of PdAu with 55 atoms), where we consider the main energetic, structural and electronic properties in relation to the composition of Pd. We obtained the lowest energy configurations for nanoclusters and nanoalloys and, based on excess energy, we identified the configuration with maximum stability, n = 20. For molecular adsorption, we consider Pd55, Au55 and Pd20Au35, in which we verified that systems with adsorbed NO (H2 ) have more (less) intense adsorption energies (in modulus). Thus, the molecules prefer the top site, where the Au atoms are found in the surface region (atoms directly exposed to the vacuum) and Pd atoms in the core region. However, the molecule-Pd interactions are more intense (in modulus) than the molecule-Au interactions, since the center of gravity of the occupied d states of the Pd is closer to the Fermi energy than of Au. Thus, we verified that the size and composition of the nanocluster is important in the adsorption process.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectDFTpt_BR
dc.subjectMetais de transiçãopt_BR
dc.subjectNanoclusterpt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectLigantespt_BR
dc.subjectTransition metalspt_BR
dc.subjectAdsorptionpt_BR
dc.subjectLigandspt_BR
dc.titleEstudo Computacional de Primeiros Princípios dos Efeitos de Ligantes nas Propriedades Estruturais, Energéticas e Eletrônicas de Nanoclusters e Nanoligaspt_BR
dc.title.alternativeFirst-Principles Computational Study of the Effects of Ligands on the Structural, Energetic and Electronic Properties of Nanoclusters and Nanoalloyspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.advisor-co1Silva, Juarez Lopes Ferreira da
dc.description.resumoNesta tese realizamos um estudo teorico baseado em c´lculos da teoria do funcional da densidade com correcoes de van der Waals D3, a fim investigar as propriedades de adsorcao molecular e efeitos de ligantes em nanoclusters com 13 e 55 atomos e nanoligas com 55 atomos. Primeiro realizamos a adsorçao molecular de CO2 nos nanoclusters com 13 atomos de Metais de Transicao (MT = Ru, Rh, Pd, Ag), onde nossos resultados mostraram que a energia de adsorcao e mais intensa para metais do inıcio da serie 4d, aumentando de Ru para Ag, exceto na configuracao ICO (icosaedrica). Alem disso, a adsorcao sobre esses sistemas, mudou a geometria da mol´ecula, assumindo a forma angular. Nesses casos, o processo de adsor¸c˜ao sobre os clusters acontece atrav´es do mecanismo de intera¸c˜ao deno minado quimissor¸c˜ao para CO2 angular e fisissor¸c˜ao para CO2 linear. Assim, a ativa¸c˜ao de CO2 ocorre somente atrav´es de quimissor¸c˜ao, onde o cluster transfere carga para a mol´ecula, tornando-a aniˆonica, sendo comprovado por nossas an´alises de carga efetiva de Bader e frequˆencia vibracional. Para estudar o efeito de ligante sobre esses nanoclusters, realizamos a adsor¸c˜ao de 6CO sobre cinco modelos estruturais para cada sistema. As sim, verificamos que ocorre mudan¸ca de estabilidade, onde as configura¸c˜oes mais est´aveis (LOW) s˜ao ICO, exceto para Ru. A mudan¸ca de estabilidade ocorre devido ao aumento do comprimento m´edio de liga¸c˜ao da configura¸c˜ao LOW em rela¸c˜ao a configura¸c˜ao mais est´avel sem mol´ecula, onde a geometria do nanocluster desempenha um papel importante na estabiliza¸c˜ao. Nesses sistemas, a liga¸c˜ao C-MT ´e mais intensa que a liga¸c˜ao C-O, o que torna a configura¸c˜ao LOW mais est´avel. Al´em disso, verificamos que a mudan¸ca de estabi lidade ocorre com 3 (Ru13), 4 (Rh13), 2 (Pd13) e 4 (Ag13) mol´eculas de CO, onde a energia de adsor¸c˜ao reduz a intensidade com o aumento no n´umero de ligantes. Assim, quanto maior o n´umero de ligantes, mais est´avel ser´a o sistema, pois ocorre redu¸c˜ao no n´umero de s´ıtios ativos e consequentemente, reduz a intensidade da energia de adsor¸c˜ao. Por fim, realizamos a adsor¸c˜ao de CO, NO e H2 sobre sistemas maiores (nanocluster e nanoli gas de PdAu com 55 ´atomos), onde consideramos as principais propriedades energ´eticas, estruturais e eletrˆonicas em rela¸c˜ao `a composi¸c˜ao de Pd. Obtivemos as estruturas mais est´aveis para os nanoclusters e nanoligas e, com base na excess energy, identificamos a configura¸c˜ao com maior estabilidade, n = 20. Para a adsor¸c˜ao molecular, consideramos Pd55, Au55 e Pd20Au35, nos quais verificamos que os sistemas com NO (H2 ) adsorvido tˆem energias de adsor¸c˜ao mais (menos) intensas (em m´odulo). Assim, as mol´eculas preferem o s´ıtio top, onde os ´atomos de Au encontram-se na regi˜ao de superf´ıcie (´atomos direta mente expostos ao v´acuo) e ´atomos de Pd na regi˜ao de caro¸co. No entanto, as intera¸c˜oes mol´ecula-Pd s˜ao mais intensas (em m´odulo) que as intera¸c˜oes mol´ecula-Au, uma vez que o centro de gravidade dos estados d ocupados do Pd est´a mais pr´oximo `a energia de Fermi do que o do Au. Dessa forma, verificamos que o tamanho e composi¸c˜ao do nanocluster ´e importante no processo de adsor¸c˜ao.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Piotrowski, Maurício Jeomar
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR


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