Obstáculo estérico de la difusión de NH en Pt por átomos de O coadsorbidos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie
• La cinética química
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La desorción térmica del amoníaco (NH3) de las superficies de platino es crítica en la catálisis.
• La comprensión de las interacciones adsorbato-adsorbato es clave para optimizar las reacciones superficiales.
• Los estudios anteriores carecen de datos cinéticos detallados sobre la desorción de NH3 influenciada por las especies co-adsorbadas.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la cinética de la desorción térmica del NH3 a partir del átomo de O cubierto por Pt{111).
• Desarrollar y validar un modelo físico que explique los cambios observados en la desorción y difusión de NH3.
• Evaluar la exactitud de los funcionales comunes de la teoría funcional de la densidad en la descripción de las interacciones NH3-O en Pt{111}.

Principales métodos:

• Espectroscopia de desorción térmica con resolución de velocidad.
• Desarrollo de un modelo de interacción física.
• Análisis cinético y ajuste del modelo.
• Cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) utilizando las funciones PBE y RPBE.

Principales resultados:

• Se observó una reducción significativa de la tasa de desorción de NH3 en p{\displaystyle p} 2 × 2 O/P{\displaystyle P} 111 en comparación con P{\displaystyle P} 111 en estado puro.
• Se determinó una energía de estabilización de NH3 de 0,147 eV y una barrera de rotación de 0,084 eV para p2 × 2 O/Pt111.
• La barrera de difusión de NH3 aumentó en 0,39 eV en p{\displaystyle p} 2 × 2 O/P{\displaystyle P} 111) debido al obstáculo estérico de los átomos O.
• Los funcionales PBE y RPBE no pudieron predecir con precisión las energías de unión de NH3 y las interacciones de adsorbentes, destacando el papel de las fuerzas de dispersión.

Conclusiones:

• Los átomos de oxígeno co-adsorbidos influyen fuertemente en la cinética superficial del NH3 en Pt{\displaystyle Pt{\text{11}}} , estabilizando el NH3 y obstaculizando su difusión.
• El modelo físico desarrollado explica con éxito las observaciones experimentales.
• El modelado preciso de las interacciones NH3-O en el platino requiere la inclusión de correcciones de dispersión en los cálculos de DFT.