Estudo teórico das reações de hidrogênio e do monóxido de carbono sobre fases intermetálicas

Abstract

Devido aos significativos avanços em catálise heterogênea, alcançados na segunda metade do século XX, foi possível o desenvolvimento científico e tecnológico em diversas áreas da química, tal como na eletrocatálise de reações envolvidas em células e combustível. As células e combustível sao dispositivos que podem ser utilizados como fontes alternativas de produção de energia que, além de atenderem à crescente demanda no setor energético mundial, emitem uma baixa quantidade de poluentes, sendo este um fator importante nas questões ambientais. No entanto, a sua vasta implementação ainda está limitada pelo desenvolvimento de catalisadores eficientes e enconomicamente viáveis. Não menos importante, existes uma falta de conhecimento aprofundado a respeito de muitos processos que ocorrem na superfície desses materiais. Neste trabalho são apresentados os resultados da investigação teórica da eletrocatálise da reação de oxidação de hidrogênio sobre as fases intermediarias ordenadas de estanho com alguns materiais de transição (Au, Pd e Pt). Além disso, outras características desses materiais, como a susceptibilidade ao envenenamento por monóxido de carbono, são abordadas neste estudo. A metodologia empregada consiste na realização de uma extensa série de cálculos baseados na teoria do funcional da densidade e, para os processos que envolvem a transferência eletrônica, na aplicação da teoria da eletrocatálise desenvolvida por Santos e Schmickler. Os cálculos DFT foram utilzados tanto na caracterização da estrutura geométrica e eletrônica dos materiais e na determinação das energias de adsorção das espécies em algumas superfícies selecionadas dos intermetálicos quanto para a obtenção dos parâmetros necessários na avaliação das etapas eletrocatalíticas. Com a formação dos intermetálicos, a banda d do metal nobre fica preenchida...

Significant progresses in heterogeneous catalysis achieved in the second that half of the 20th century has allowed scientific and tehcnological development in several areas of chemistry, such as in the electrocatalysis of fuel cells related reactions. In addition to meeting the growing demand in global energy services, the fuel cells are devices that can be used as alternative sources of energy production and take the low-emission of polluants into account, which is an importance factor in environmental issues. However, its wide implementation is still limited by the development of efficient and cheaper catalysts. No less important, there is a lack of detailed knowledge about many processes occurring on the surface of these materials. In this work the results of a theoretical investigation of the electrocatalysis of hydrogen on ordered intermetallic phases of tin with some transition metals (Au, Pd, and Pt) are presented. Furthermore, other features of these materials such as its susceptibility to be poisoned by