Estudio computacional de las interacciones entre o2 y fragmentos grafenoides dopados con al, b, n, si (2015)
En este trabajo se usaron simulaciones computacionales con el nivel de teoría DFTUB3LYP para evaluar materiales que pudieran actuar como catalizadores en la reacción de reducción de oxígeno en las celdas de combustible. Tales moléculas fueron elegidas con base a los siguientes criterios: (1) Que la energía de adsorción del oxígeno molecular en estado triplete (3O2) (EAOM) sobre la molécula candidata sea comparable con la referencia reportada para el Pt [111]. (2) Que la energía de adsorción de agua (EAA) sobre las moléculas candidatas sea muy inferior al valor de EAOM para cada estructura evaluada. Las moléculas base para la proposición de catalizadores en la RRO consistieron en anillos grafenoides de tipo pireno y fenaleno dopados con átomos de Al, B, N, y Si. Aquellas estructuras que resultaron favorables, les fue examinado el efecto del solvente en el valor de la EAOM, encontrándose un aumento de entre 5 y 6 veces en esa cantidad. Por otra parte fue insertado el patrón de dopaje de las estructuras favorecidas en base a pireno en cúmulos grafenoides de 56 (pireno+1) y 102 (pireno+2) átomos para observar los criterios (1) y (2) con el propósito de comparar cambios de reactividad y verificar las asunciones en cuanto a escalamiento de tamaño que son reportadas en la literatura así como también postular otras moléculas con posible actividad catalítica en la RRO. En una plantilla grafenoide de 56 átomos se realizó un estudio de la EAOM a diferentes cargas eléctricas negativas como modelo de simulación de cargas en un electrodo. Fue observado un aumento de la EAOM conforme aumenta la carga. A partir de los ensayos realizados se planteó que la carga formal atómica del sitio de anclaje del oxígeno y el alineamiento entre niveles energéticos de los orbitales moleculares del sustrato y adsorbato presumiblemente más involucrados en la reacción son los factores pesan desde el punto vista cualitativo en el valor de la EAOM, bajo una aproximación simplificada del modelo de reactividad de consignado en la ecuación de Salem-Klopman.