Artículo de revista
DFT computational study of the tetragonal (P4/nmm) WO 3 (001) Surface.
Fecha
2018-01-30Autor
Loaiza Orduz, Álvaro
Araujo López, Eduard
Urresta, Julián D.
Llano Restrepo, Mario Andrés
Institución
Resumen
(Eng) Tetragonal WO
3
is important for catalytic reactions such as the hydration of ethylene, which is an alternative
choice to ethanol production by fermentation. However, very little is known about the structural and electronic
properties of the tetragonal WO
3
surfaces with possible catalytic activity. In this work, the WO
3
(001) surface
was characterized by means of density-functional-theory computer simulations. The crystal unit cell parameters
and the corresponding angles and bond distances were determined, and the density of states (DOS) for the bulk
was calculated. The band gap turned out to be 0.6 eV. Two (001) surface models were generated, one without
oxygen atoms at the surface (model I) and the other with only one oxygen atom at the surface (model II). For
both models, four converged layers of atoms and a vacuum of 14 Å between neighboring slabs were used for
the calculations. Values of 135.01 and 40.55 meV/ Å
2
for the surface energies of models I and II, respectively,
were obtained, showing that model II is more likely to represent the WO
3
catalyst. The density of states (DOS)
was calculated for each surface model, and both of them exhibited an energy gap close to zero. (Spa) El WO
3
tetragonal tiene importancia en reacciones catalíticas tales como la hidratación del etileno, que es una
alternativa a la obtención de etanol por fermentación. Sin embargo, muy poco se conoce acerca de la estructura
y propiedades electrónicas de la superficie de WO
3
tetragonal con posible actividad catalítica. En este trabajo, se
caracterizó
la superficie WO
3
(001) mediante simulaciones computacionales utilizando la teoría del funcional
de densidad. Se determinaron los parámetros de la celda unitaria y los correspondientes ángulos y distancias de
enlace, y se calculó la densidad de estados (DOS) en volumen obteniéndose un valor para el ancho de banda de
0.6 eV. Se generaron dos modelos de superficie en la dirección (001) del volumen, uno sin átomos de oxígeno en
la superficie (modelo I) y otro con un solo átomo de oxígeno en la superficie (modelo II). Para ambos modelos se
usaron en los cálculos cuatro capas de átomos y un vacío de 14
Å
entre losas vecinas. Se obtuvieron valores de
135.01 y 40.55 meV/ Å
2
para las energías superficiales de los modelos I y II respectivamente, mostrando que el
modelo II tiene asociada una mayor probabilidad de representar al catalizador de WO
3
. Se calculó la densidad de
estados de ambos modelos, observándose un ancho de banda cercano a cero.