dc.creator | Peraça, Carina de Souza Teixeira | |
dc.date.accessioned | 2025-01-06T19:58:28Z | |
dc.date.available | 2025-01-06 | |
dc.date.available | 2025-01-06T19:58:28Z | |
dc.date.issued | 2020-07-31 | |
dc.identifier.citation | PERAÇA, 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.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14779 | |
dc.description.abstract | In 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.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Nanocluster | pt_BR |
dc.subject | Nanotubos de carbono | pt_BR |
dc.subject | Catálise | pt_BR |
dc.subject | Estados d | pt_BR |
dc.subject | Metais de transição | pt_BR |
dc.subject | Carbon nanotubes | pt_BR |
dc.subject | Catalysis | pt_BR |
dc.subject | d-states | pt_BR |
dc.subject | Transition metal | pt_BR |
dc.title | Estudo computacional do indicador teórico de nanoclusters de metais de transição aplicados em processos de crescimento de nanotubos de carbono | pt_BR |
dc.title.alternative | Theoretical indicator of transition metal nanoclusters applied to the carbon nanotubes growth process | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-9840-7663 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2501040505417659 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-3477-4437 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/1132803048214294 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Nagurniak, Glaucio Régis | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3686554750849426 | pt_BR |
dc.description.resumo | Em 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.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Piotrowski, Maurício Jeomar | |
dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |
dc.subject.cnpq2 | FISICA DAS PARTICULAS ELEMENTARES E CAMPOS | pt_BR |