Trabajo de grado - Pregrado
Efectos sobre las propiedades estructurales y electrónicas resultantes de adicionar Cobre (Cu) en la superficie 001 de TiO2 en fase anatasa
Autor
Ponnefz Durango, Rafael Eduardo
Institución
Resumen
Se realizó un estudio mediante simulaciones computaciones de primeros principios,
en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT), donde se observan los
efectos que generan las adiciones de clústeres de cobre (Cu3 y Cu4) a las propiedades
estructurales y electrónicas de la superficie 001 de dióxido de titanio (TiO2)
en fase anatasa. Para esto tuvimos en cuenta la aproximación de gradiente generalizado
(GGA) en la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), también la
corrección de Hubbard (U) tanto para los átomos de titanio Ti como para los átomos
de cobre Cu. Entre los resultados, se evidenció el carácter semiconductor de la
superficie de TiO2 a partir de cálculos de la densidad de estados, también se encontró
que al adicionar clústeres de cobre se originan estados intermedios en la banda
prohibida de energía, tales como, estados vacíos cercanos a la banda de conducción
debido a orbitales p de átomos de cobre y formación de polarones debido a especies
Ti3+; estos estados intermedios causan una reducción de la banda prohibida de
energía, por lo que la superficie 001 de TiO2 podría absorber luz visible, con lo cual
se esperaría mejoras en las propiedades fotocatalíticas del compuesto Cu/TiO2. 1. Resumen 2. Introducción 3. Marco Teórico 3.0.1. Dióxido de Titanio (TiO2) 3.0.2. Materiales Conductores, Semiconductores y Aislantes 3.0.3. Teoría del Funcional de la Densidad 3.0.4. Densidad electrónica 3.0.5. Teoremas de Hohenberg-Kohn 3.0.6. Ecuaciones de Kohn-Sham 3.0.7. Energía de Intercambio y correlación 3.0.8. Ciclo de autoconsistencia 3.0.9. Aproximación local de densidad y aproximación de gradiente generalizado: LDA y GGA 3.0.10. Método de ondas planas 3.0.11. Aproximación del pseudopotencial 3.0.12. El paquete Quantum Espresso 4. Resultado Y Análisis 4.0.1. Detalles Computacionales 4.0.2. Propiedades estructurales para la superficie 001 de TiO2 4.0.3. Propiedades estructurales para la superficie de TiO2 con clústeres Cu3 y Cu4 4.0.4. Propiedades electrónicas de la superficie de TiO2 4.0.5. Propiedades electrónicas de la superficie Cu3/TiO2 4.0.6. Propiedades electrónicas de la superficie de Cu4/TiO2 5. Conclusiones Pregrado Físico(a) Trabajos de Investigación y/o Extensión