Aplicación de la teoría del funcional de la densidad al estudio de la adsorción de agua e hidroxilo sobre superficies de platino y rodio

Abstract

El objetivo general de esta tesis doctoral es llevar a cabo un estudio teórico sistemático de la adsorción de agua e hidroxilo sobre superficies de rodio y platino. El estudio se centrará en superficies con orientación cristalográfica (111), (100) y (110), que se modelizarán utilizando clusters metálicos o sistemas con condiciones de contorno periódicas. Como objetivos concretos, se desea estimar la energía de adsorción de monómeros de agua e hidroxilo, sobre los diferentes sitios de adsorción de cada superficie. Dicha energía de adsorción se obtendrá a partir de la diferencia de energía entre la molécula adsorbida, por una parte, y por otra, la molécula en fase gas y la superficie, sin interacción entre ambas. Así pues, se analizará la estabilidad relativa entre distintos sitios de adsorción, el efecto sobre la energía de adsorción de la orientación cristalográfica y el tipo de metal. Además, para cada sitio de adsorción se determinará: La geometría interna del adsorbato. La orientación con respecto a la superficie metálica. La distribución de cargas de Mulliken. Los orbitales moleculares que intervienen en la formación del enlace con la superficie y su forma. Las frecuencias de vibración del adsorbato. Aparte de estudiar los distintos tipos de sitios de adsorción, también se realizará una optimización total de la geometría del agua, dejando que ésta pueda moverse libremente por la superficie metálica, sin ningún tipo de restricción. Una vez terminado el análisis anterior, se estudiará el efecto de aplicar un campo eléctrico externo perpendicular a la superficie metálica sobre las propiedades mencionadas anteriormente: estabilidad relativa de los sitios de adsorción, geometría molecular, orientación respecto a la superficie, frecuencias, etc.