Energías libres de adsorción anharmónica y barreras de activación aparente para reactivos móviles basadas en...

Área de la Ciencia:

• Química computacional
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Las zeolitas son materiales porosos cruciales para la catálisis y la separación.
• El cálculo preciso de las energías de adsorción y reacción es vital para comprender el rendimiento de la zeolita.
• Los métodos existentes pueden carecer de precisión para sistemas complejos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un enfoque computacional robusto para determinar las energías libres de adsorción en zeolitas.
• Para investigar la adsorción de CO, propeno y ceteno en H-SSZ-13.
• Evaluar la exactitud de las funciones DFT e identificar las limitaciones.

Principales métodos:

• Teoría funcional de la densidad (DFT) con simulaciones funcionales y de dinámica molecular (MD) de PBE-D3.
• El método de la relación de aceptación de Bennett (BAR) y la teoría de la perturbación de la energía libre (FEPT).
• Introducción de un modelo de esfera dura para mejorar los cálculos de energía.
• Simulaciones de MD restringidas para determinar las barreras de activación intrínsecas.

Principales resultados:

• El enfoque MD-DFT desarrollado calcula con precisión las energías libres de adsorción para las especies débilmente adsorbidas.
• Se determinaron las energías libres de activación aparente para las reacciones de metilación.
• Los cálculos de Aproximación de Fase Aleatoria (RPA) indican que el PBE-D3 subestima las barreras de activación en 20-30 kJ/mol.

Conclusiones:

• El método probado MD-DFT, que incorpora BAR y FEPT con un modelo de esfera dura, es eficaz para calcular las energías de adsorción de la zeolita.
• Los cálculos de RPA proporcionan un punto de referencia más preciso, lo que pone de manifiesto una subestimación significativa por parte de PBE-D3.
• Este trabajo ofrece herramientas computacionales mejoradas para estudios de mecanismos de reacción basados en zeolita.