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dc.creatorPeraça, Carina de Souza Teixeira
dc.date.accessioned2025-01-06T19:58:28Z
dc.date.available2025-01-06
dc.date.available2025-01-06T19:58:28Z
dc.date.issued2020-07-31
dc.identifier.citationPERAÇA, Carina de Souza Teixeira. Estudo computacional do indicador teórico de nanoclusters de metais de transição aplicados em processos de crescimento de nanotubos de carbono. 2020,134 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, Julho de 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14779
dc.description.abstractIn catalytic processes, the knowledge about the properties of the elements plays a very important role in understanding the chemical reactions. Thus, it is necessary to nd indicators to point out the best catalyst components for processes such as the chemical vapour deposition method, which allows the carbon nanotubes (CNTs) growth. In this work, we report a density functional theory study, about the 13-atom transition metal nanoclusters, interacting with zigzag (5,0) and armchair (3,3) carbon nanotube fragments. All transition metals species from the periodic table were considered as possible candidates for catalysts in chemical vapour deposition method. The icosahedral con guration was found to be a good model to simulate the nucleation seed in the case of the short carbon nanotube fragments that are initially formed during the growth process. The energetic and structural properties of all optimized systems showed a strong dependence on the occupation of the bonding and antibonding d-states. In this sense, the center of gravity of the occupied d-states for nanoclusters is found to be a good indicator to reveal the best candidates for the interaction with the carbon nanotubes, namely, Sc-Cu; Y-Nb; Pd, Lu, Hf and Pt. In terms of stability, the interaction with the nanotube is favorable to all studied metals. However, the systems associated with the zigzag nanotubes are more stable than armchair ones. This fact is con rmed in reason of the short distance between the metal and carbon atoms. The predictions regarding the best candidates for catalysis are reinforced by the linear relationship between adhesion energy, a factor that determines the stability, and the center of gravity of the d-states. The adhesion energy values indicate that the intensity of the interaction between nanoclusters and CNT fragments is reduced according to the d-states occupation. As a result, the model proposed in this dissertation, is able to provide a good descriptor for indicating the best 13-atom transition-metal candidates in the chemical vapour deposition process.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGSpt_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.subjectNanoclusterpt_BR
dc.subjectNanotubos de carbonopt_BR
dc.subjectCatálisept_BR
dc.subjectEstados dpt_BR
dc.subjectMetais de transiçãopt_BR
dc.subjectCarbon nanotubespt_BR
dc.subjectCatalysispt_BR
dc.subjectd-statespt_BR
dc.subjectTransition metalpt_BR
dc.titleEstudo computacional do indicador teórico de nanoclusters de metais de transição aplicados em processos de crescimento de nanotubos de carbonopt_BR
dc.title.alternativeTheoretical indicator of transition metal nanoclusters applied to the carbon nanotubes growth processpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-9840-7663pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2501040505417659pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0003-3477-4437pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1132803048214294pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Nagurniak, Glaucio Régis
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3686554750849426pt_BR
dc.description.resumoEm processos catalíticos, o conhecimento a respeito das propriedades que caracterizam os elementos envolvidos e de grande importância para o entendimento das reações químicas. Assim, tornam-se necessários indicadores que apontem componentes adequados ao papel de catalisador em processos como, por exemplo, o método de deposição química a vapor (CVD), que permite o crescimento de nanotubos de carbono (NTCs). Neste trabalho, relatamos um estudo, com base na teoria do funcional da densidade, sobre nanoclusters de metais de transição, de 13 átomos, interagindo com fragmentos de nanotubos de carbono de quiralidades zigzag (5,0) e armchair (3,3). Foram consideradas todas as espécies de metais de transição da tabela periódica como possíveis candidatos a catalisadores para o método de deposição química a vapor. O nanocluster de configuração icosaédrica foi o modelo escolhido para simular as sementes de nucleação dos fragmentos curtos de nanotubos de carbono formados no in cio do processo de crescimento. As propriedades energéticas e estruturais de todos os sistemas otimizados apresentaram forte dependência da ocupação dos estados d ligantes e anti-ligantes. Neste sentido, o centro de gravidade da banda d mostrou-se um bom indicador para os metais considerados melhores candidatos a interação com os fragmentos de NTCs, sendo estes Sc-Cu; Y-Nb; Pd, Lu, Hf e Pt. Em termos de estabilidade, a interação com o nanotubo e favorável a todos os metais estudados, tendo-se apresentado como mais estáveis, os sistemas associados aos nanotubos zigzag, fato que se confirma em razão da curta distância entre os átomos de metal e carbono. As predições a respeito dos melhores candidatos a catálise são reforçadas pela relação linear entre energia de adesão, fator que determina a estabilidade, e centro de gravidade da banda d. Os valores de energia de adesão indicam que a intensidade da interação entre nanoclusters e fragmentos de NTCs e reduzida em função da ocupação dos estados d. Em consequência disto, os descritores analisados nesta dissertação podem ser considerados promissores para a descrição do processo de catálise de crescimento de NTCs em reações de CVD.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
dc.subject.cnpq2FISICA DAS PARTICULAS ELEMENTARES E CAMPOSpt_BR


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