Resumen

MOLINA, Uriel; MOJICA, Rodrigo  y  TORRES, Ana E.. Nanopartículas Au-Ru en catálisis, análisis a partir de cálculos a primeros principios. Mundo nano [online]. 2022, vol.15, n.29, e00049.  Epub 15-Ago-2022. ISSN 2448-5691.  https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2022.29.69700.

Las nanopartículas bimetálicas (BNPs) basadas en metales nobles están compuestas por dos diferentes metales que presentan interacciones entre heteroátomos. En estos nanomateriales es posible regular su composición relativa lo cual permite modular las propiedades electrónicas y catalíticas. Son de gran interés por sus aplicaciones tecnológicas y en la industria debido a sus propiedades catalíticas que pueden ser superiores a las de estructuras análogas monometálicas. En este trabajo se presenta una perspectiva teórica de las propiedades electrónicas, estabilidad y propiedades relacionadas con reactividad de nanopartículas de oro, rutenio y Au-Ru. En este análisis se consideró el uso de métodos basados en primeros principios y en la aproximación de clúster para adquirir una comprensión física de las nuevas propiedades que surgen de la combinación de dos metales en la escala nano y sub-nano. Las BNP-s Au-Ru pueden presentar una mayor actividad catalítica en la reacción de oxidación de CO que las estructuras monometálicas debido a la sinergia entre los metales. Sin embargo, hasta el momento se desconoce el efecto del Ru sobre las propiedades de las NPs de Au que podrían explicar la mayor actividad catalítica. Se realizó un estudio DFT para un modelo de clúster Au-Ru con la finalidad de analizar las propiedades electrónicas y para obtener una mejor comprensión de la tendencia en estabilidad de las estructuras cuando se varía la composición. Con base en las entalpías de mezclado calculadas, el clúster Au-Ru de morfología tipo core-shell y con una composición relativa cercana a 1:0.75 se determinó como más estable. Finalmente, se presentó una trayectoria de reacción para la oxidación de CO en la partícula libre, distinta de aquella determinada para nanopartículas de oro, que ocurre en la interfase Au-Ru. La molécula de O2 puede sufrir una adsorción disociativa en un sitio de Ru. La altura de la barrera de oxidación de CO es menor que aquella encontrada para cúmulos monometálicos de rutenio, pero es más alta que aquella determinada para cúmulos de oro. Los resultados del presente trabajo servirán de guía en estudios posteriores para este tipo de nanoestructuras modelo en catálisis heterogénea.

Palabras llave : bimetálico; nanopartículas; DFT; oxidación; catálisis.

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