Evaluación teórica de óxido de fosforeno azul para la adsorción de gases de bajo peso molecular

Una posible alternativa para detectar e identificar gases nocivos para la salud humana y el ambiente son las nanoestructuras en 2D. Estas han mostrado propiedades físico-químicas adecuadas para la elaboración de sensores de gases, debido a que generan diferentes respuestas electrónicas por la interacción con moléculas gaseosas, tienen gran estabilidad estructural, pueden tener diferente composición química y poseen alta relación superficie-volumen. El fosforeno azul (BP) es un ejemplo de estos materiales bidimensionaleses. Estudios sobre la capacidad de adsorción de gases del BP, han mostrado la posibilidad de disociación del O 2 , que da origen a enlaces covalentes entre los átomos de fósforo y los oxígenos. Lo anterior podría explicar la oxidación que presenta el fosforeno en condiciones ambientales. Teóricamente se ha mostrado que el óxido de fosforeno azul (BPO), es tan estable como el BP. Dado que los óxidos metálicos son altamente empleados como catalizadores y sensores de gases, el BPO podría ser pensando como un posible sensor de gases. Por lo anterior, en este trabajo se estudiaron las propiedades electrónicas del BPO con el fin de evaluar sus posibilidades como sensor de gases, en particular en la adsorción de gases de bajo peso molecular (CH4, CO2, CO, N2O, SO2 y O2). La investigación se realizó en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT). La interacción de los gases con el BPO se evaluó en cuatro sitios diferentes sobre la nanoestructura, teniendo en cuenta la orientación de las moléculas. Los resultados obtenidos muestran que se produce una fisisorción para todas las moléculas gaseosas, sin embargo en el caso del átomo de hidrógeno su quimisorción sobre la superficie deforma la estructura del BPO. De los resultados obtenidos se puede destacar que la interacción del BPO con O2 y SO2 presentaron las mayores energías de adsorción. Adicionalmente, el BPO pasa de semiconductor a conductor, dependiendo de la orientación de las moléculas. En contraste, las moléculas que presentaron menor energía de adsorción fueron el CO y CO2 . Estos resultados sugieren que el BPO podría ser un candidato promisorio para el desarrollo de sensores de gases debido a que algunas de las moléculas modificaron las propiedades electrónicas del BPO.

• Autores: Zuluaga Hernández, Edison Albert
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2019
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/76850
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76850; http://bdigital.unal.edu.co/73733/
• Palabra clave: óxido de fosforeno azul (BPO); propiedades opto-electrónicas; estructura de bandas electrónicas; respuesta óptica; cálculos DFT; SIESTA
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional