La reactividad de defectos en superficies de hierro: estudio teórico de la disociación e hidrogenación de dióxido de carbono sobre sitios adátomo y escalón

Resumen

En este trabajo se presentan los resultados de estudiar la adsorción, disociación e hidrogenación de dióxido de carbono (CO₂) sobre tres superficies de hierro (Fe). Dos de ellas están formadas a partir del plano (100): la terraza pura y la terraza que posee un átomo de Fe agregado (adátomo, Fe_ad-Fe(100)). La tercera corresponde al plano Fe(310) que representa un escalón. Los cálculos teóricos fueron realizados usando el paquete de cálculo VASP, basado en la teoría del funcional de la densidad (DFT), que es capaz de representar superficies extendidas. El CO₂ encuentra más modos de adsorción sobre las superficies que contienen defectos topológicos, al compararlo con Fe(100). Sin embargo, sus energías de adsorción mejoran levemente. La disociación (CO2→ CO + O) es más favorecida en las superficies con defectos. La barrera de activación para la hidrogenación (formación de HCOO) disminuye mucho sobre Fe(100), pero es aún menor sobre Fe_ad-Fe(100). Estos resultados sugieren que la hidrogenación de CO₂ ocurrirá preferentemente sobre Fe(100) y sobre Fe_ad-Fe(100), mientras que existirá una competencia entre la disociación e hidrogenación sobre la superficie escalonada de Fe(310).