Publicação: Performance da adsorção de CO no grafenileno inorgânico à base de SiC dopado com Fe, Co e Mn
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Data
Autores
Orientador
Sambrano, Julio Ricardo 
Coorientador
Pós-graduação
Ciência e Tecnologia de Materiais - FC/FCT/FEB/FEIS/IBB/ICTS/IQAR
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
Desde a descoberta do grafeno em 2004, o universo dos materiais bidimensionais (2D) tem se ampliado e se estabelecido como uma alternativa no que tange aplicações em novas tecnologias. Neste sentido, o uso de simulações computacionais tem auxiliado experimentalistas e pode fornecer novos dados a respeito de um material ou até mesmo prever novas estruturas 2D. Na busca de novos materiais 2D, estruturas porosas do tipo grafenileno (GP) possuem grande destaque devido sua arquitetura formada por rede de anéis dodecagonais, hexagonais e quadrados. Recentemente, o análogo do GP à base de carbeto de silício (IGP-SiC), foi proposto teoricamente, onde se demostrou sua potencialidade como suporte anódico em baterias de sódio e no armazenamento de hidrogênio, entretanto outras possíveis aplicações associadas a este novo material ainda não foram exploradas. Atentando-se a tal questão, o presente trabalho busca explorar de forma inédita a dopagem com metais de transição (MT = Fe, Co e Mn) no IGP-SiC por meio de simulações baseadas na teoria do funcional da densidade (DFT), avaliando as propriedades estruturais, eletrônicas e de densidade eletrônica da dopagem na rede. Além disso, a dopagem do IGP-SiC com Fe, Mn e Co é investigada relacionada com a adsorção de CO, avaliando sua possível aplicação sensora. Neste sentido, cálculos de energia de adsorção, tempos de recuperação, transferência de carga, função trabalho e análise da densidade de estados foram realizados a fim de compreender a possível performance das folhas de MT-IGP-SiC como sensores. A abordagem com múltipla adsorção de CO também foi proposta, de modo a investigar a influência do sítio ativo de MT quando há a introdução de n unidades de CO. Simulações de dinâmica molecular ab-initio (AIMD) também foram realizadas para demostrar a estabilidade térmica dos sistemas propostos à temperatura ambiente (300K). Deste modo, esta dissertação busca auxiliar novos estudos a respeito da classe de estruturas porosas do tipo grafenileno, e fornecendo dados a respeito da promissora multifuncionalidade do IGP-SiC dopado com Fe, Mn e Co.
Resumo (inglês)
Since the discovery of graphene in 2004, the universe of two-dimensional (2D) materials has expanded and established as an alternative for applications in new technologies. In this sense, the use of computational simulations has helped experimentalists and can provide new data about a material or even predict new 2D structures. In the search for novel 2D materials, porous structures such as graphenylene (GP) stand out due to their architecture formed by a lattice with dodecagonal, hexagonal, and square rings. Recently, the silicon carbide-based GP analog (IGPSiC) was theoretically proposed, where its potential as an anode support in sodium batteries and hydrogen storage was demonstrated; however, other possible applications associated with this new material still have not been explored. Considering that, the present work seeks to explore in an unprecedented way doping with transition metals (MT = Fe, Co and Mn) in IGPSiC through simulations based on density functional theory (DFT), evaluating the structural, electronic and electron density properties induced by doping the lattice. Furthermore, the doping of IGP-SiC with Fe, Mn and Co is investigated in reference to CO adsorption, analyzing its possible sensor application. Thus, adsorption energy, recovery times, charge transfer, work function and density of states analyses were carried out to understand the suitable performance of MT-IGP-SiC sheets as sensors. The approach with multiple CO adsorption was also proposed to investigate the influence of the MT active site when n units of CO are introduced. Ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations were also carried out to demonstrate the thermal stability of the systems proposed here at room temperature (300K). In this way, this dissertation aims to assist new studies regarding the class of graphenylene-like porous structures and provide data regarding the promising multifunctionality of IGP-SiC doped with Fe, Mn and Co.
Descrição
Palavras-chave
Materiais 2D, SiC, Dopagem, Sensor, DFT, 2D Materials, Doping
Idioma
Português
Como citar
MARTINS, Nicolas Ferreira. Performance da adsorção de CO no grafenileno inorgânico à base de SiC dopado com Fe, Co e Mn. Sambrano, Julio Ricardo. 2024. 117 f. Dissertação (Tese de Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais) - Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Bauru, 2024.
