Desenvolupament de models per nanopartícules de TiO2 i ZnO en fotocatàlisis
[cat] En aquesta tesi s’han realitzat càlculs DFT per tal d’estudiar els sistemes TiO2 i ZnO i poder analitzar-ne les característiques de l’estructura electrònica, geometria i estabilitat energètica principalment. Primerament s’ha estudiat el funcionament de diferents metodologies computacionals per...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2017 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de la UB |
| OAI Identifier: | oai:diposit.ub.edu:2445/120868 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2445/120868 http://hdl.handle.net/10803/462882 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Òxid de zinc Diòxid de titani Fotocatàlisi Nanopartícules Teoria del funcional de densitat Termodinàmica estadística Zinc oxide Titanium dioxide Photocatalysis Nanoparticles Density functionals Statistical thermodynamics |
| Sumario: | [cat] En aquesta tesi s’han realitzat càlculs DFT per tal d’estudiar els sistemes TiO2 i ZnO i poder analitzar-ne les característiques de l’estructura electrònica, geometria i estabilitat energètica principalment. Primerament s’ha estudiat el funcionament de diferents metodologies computacionals per veure quina d’elles es la optima per realitzar aquests estudis. Aquesta metodologia ha estat provada i posteriorment utilitzada per els càlculs realitzats sobre el TiO2 i ZnO. Motivats per l’interès en l’estructura electrònica del òxid de titani amb intenció de poder augmentar-ne la seva activitat fotocatalítica. Hem realitzat diferents estudis sobre l’efecte de les vacants d’oxigen i el dòping amb fluor en el band gap del material. Observant com en tots dos casos apareixen estats electrònics nous al band gap del material. També s’ha estudiat el perfil energètic de la difusió de fluor en el sinus del material i l’efecte de l’adsorció de fluor en l’estabilitat de les superfícies de TiO2. Observant com la difusió es á energèticament favorable en certes direccions i que l’adsorció de fluor, apart de generar nous estats electrònics, també canvia l’estabilitat de les diferents superfícies. Fent que les nanopartícules presentin formes diferents i una millor activitat fotocatalítica. Hem extret similars conclusions en el cas de l’adsorció d’ àcid trifluoroacetic, ja que també afavoreix l’increment de la superfície mes reactiva per el TiO2 en la fase anatasa. L’estabilitat relativa i l’evolució de les propietats electròniques de les nanopartícules de TiO2 també ha estat font d’estudi. Observant com per mides inferiors a 125 unitats de TiO2 les nanopartícules no cristal·lines resulten mes estables. Però pera mides superiors, les nanopartícules cristal·lines son mes estables i les seves propietats electròniques convergeixen cap a les del sòlid. Analitzant els nostres resultats hem pogut predir que nanopartícules amb mides compreses entre 18 i 23 nm ja haurien de mostrar propietats i electròniques molt similars a les del sòlid bulk. De forma similar també s’ha estudiat el perfil d’estabilitats relatives de nanopartícules d’òxid de zinc, permetent-nos crear així una imatge del perfil d’estabilitat que presenten cinc famílies de nanopartícules amb diferent forma derivades de les fases mes estables per aquest material. L’estudi s’ha realitzat per un rang de nanopartícules que va des dels pocs àtoms fins a nanocristalls amb mes de 1000, Reportant-ne així les variacions d’estabilitat en front a la mida de partícula. Aquests estudis presentats en aquesta tesi poden ser útils de cara a millorar el coneixement d’aquests materials tan prometedors i poder trobar diferents estratègies per tal de millorar-ne la seva activitat fotocatalítica. |
|---|