El aumento de la contraunión explica la reactividad de borde de paso y el efecto del tamaño de la partícula para la...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie
• Química de los materiales
• Química computacional

Sus antecedentes:

• El monóxido de carbono (CO) es una molécula crucial en los procesos químicos, con su reactividad en las nanopartículas metálicas (NPs) significativamente influenciada por el tamaño de las partículas.
• Los NP más pequeños, a pesar de tener más átomos de borde escalonado, exhiben una reactividad inesperadamente más baja en comparación con los NP más grandes.

Objetivo del estudio:

• Investigar la reactividad dependiente del tamaño de las partículas de adsorción y activación de CO en nanopartículas de rutenio (Ru).
• Para aclarar los orígenes a nivel molecular de las diferencias de reactividad observadas entre los NP pequeños y grandes.

Principales métodos:

• Cálculos de los primeros principios utilizando modelos explícitos de nanopartículas de Ru (1-2 nm).
• Análisis de la población de Hamilton orbital de cristal (COHP) para estudiar las interacciones orbitales moleculares.
• Análisis de la coordinación de CO (η¹ y η²) en los sitios del borde del paso.

Principales resultados:

• Los sitios de borde escalonado (B₅, B₆) tanto en NP pequeños como grandes exhiben reactividad dependiente del tamaño debido a variaciones sutiles de enlace.
• Los modos de coordinación de CO (planta η1 vs. cóncava η2) influyen en la retro-donación de electrones y en el enlace de CO.
• La escisión de CO es más fácil en NP más grandes debido a la interacción Ru-O más extensa en el modo η2, estabilizando el estado de transición.

Conclusiones:

• La reactividad reducida de los NPs pequeños se atribuye a las interacciones Ru-O más débiles en el modo de adsorción η2, desestabilizando los estados de transición de escisión de CO.
• Proporciona una comprensión a nivel molecular del efecto del tamaño de partícula en la reactividad del CO en NP metálicos.
• Los hallazgos se alinean con las observaciones experimentales de adsorción y activación de CO en nanopartículas.